题目内容
以软锰矿（主要成分MnO2）和硫铁矿（主要成分FeS2）为原料制取高纯度MnO2，可提高矿产资源的附加值．工艺设计流程如下：
回答下列问题：
（1）MnO2在酸性条件下具有强氧化性，它可以将FeS2氧化，而本身被还原成Mn2+，反应复杂且速率缓慢．
①下列物质在上述反应中不可能生成的是
A、Fe3+ B、H2S C、SO42- D、S
②下列措施不能提高反应速率的是
A、使矿粉更碎 B、提高浸泡温度 C、适当提高硫酸浓度 D、改变软锰矿粉与硫铁矿的比例
（2）加入物质X调节滤液①的pH=5.4以除去Fe3+离子，物质X不宜采用的是
A、MnCO3 B、Na2CO3 C、氨水
（3）滤液②中含有杂质Zn2+，加入MnS可除去，反应方程式为：MnS+Zn2+=ZnS+Mn2+．反应完全后，滤液③中的Mn2+与Zn2+离子的浓度比是 ．（已知Ksp（MnS）=2.0×10-10，Ksp（ZnS）=4.0×10-22）
（4）副产品的化学式是
（5）已知：2MnO（s）+O2（g）=2MnO2（s）△H1=a kJ?mol-1；MnCO3（s）=MnO（s）+CO2（g）△H2=b kJ?mol-1．写出焙烧碳酸锰的热化学方程式：
（6）高温焙烧后仍有部分MnCO3不能转化为MnO2，还需加入热稀硫酸和KClO3溶液进行氧化处理，反应如下：MnCO3+ClO3-+H+--MnO2+Cl2↑+CO2↑+H2O（未配平），该反应中MnCO3与ClO3-的物质的量之比为 ．
回答下列问题：
（1）MnO2在酸性条件下具有强氧化性，它可以将FeS2氧化，而本身被还原成Mn2+，反应复杂且速率缓慢．
①下列物质在上述反应中不可能生成的是
A、Fe3+ B、H2S C、SO42- D、S
②下列措施不能提高反应速率的是
A、使矿粉更碎 B、提高浸泡温度 C、适当提高硫酸浓度 D、改变软锰矿粉与硫铁矿的比例
（2）加入物质X调节滤液①的pH=5.4以除去Fe3+离子，物质X不宜采用的是
A、MnCO3 B、Na2CO3 C、氨水
（3）滤液②中含有杂质Zn2+，加入MnS可除去，反应方程式为：MnS+Zn2+=ZnS+Mn2+．反应完全后，滤液③中的Mn2+与Zn2+离子的浓度比是
（4）副产品的化学式是
（5）已知：2MnO（s）+O2（g）=2MnO2（s）△H1=a kJ?mol-1；MnCO3（s）=MnO（s）+CO2（g）△H2=b kJ?mol-1．写出焙烧碳酸锰的热化学方程式：
（6）高温焙烧后仍有部分MnCO3不能转化为MnO2，还需加入热稀硫酸和KClO3溶液进行氧化处理，反应如下：MnCO3+ClO3-+H+--MnO2+Cl2↑+CO2↑+H2O（未配平），该反应中MnCO3与ClO3-的物质的量之比为
考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,氧化还原反应的计算,化学反应速率的影响因素,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质
专题：实验设计题,基本概念与基本理论
分析：（1）①MnO2在酸性条件下具有强氧化性，在溶液中的还原性物质不可能生成；
②升高温度，增大浓度，使矿粉更碎增大反应接触面积，都能加快反应速率，改变固体物质的用量不能改变反应速率；
（2）除去Fe3+离子时不能引入新的杂质离子；
（3）在滤液中硫离子的浓度相同，根据Ksp（MnS）=2.0×10-10计算出c（Mn2+），根据Ksp（ZnS）=4.0×10-22计算出c（Zn2+）=，问题可解；
（4）在滤液③中加入（NH4）2CO3生成碳酸锰沉淀和硫酸铵溶液，硫酸铵溶液经过蒸发结晶得到（NH4）2SO4晶体；
（5）根据盖斯定律写出焙烧碳酸锰的热化学方程式；
（6）MnCO3加入热稀硫酸和KClO3溶液反应生成MnO2和Cl2，配平方程式为5MnCO3+2ClO3-+2H+=5MnO2+Cl2↑+5CO2↑+H2O，可知反应中MnCO3与ClO3-的物质的量之比为5：2．
②升高温度，增大浓度，使矿粉更碎增大反应接触面积，都能加快反应速率，改变固体物质的用量不能改变反应速率；
（2）除去Fe3+离子时不能引入新的杂质离子；
（3）在滤液中硫离子的浓度相同，根据Ksp（MnS）=2.0×10-10计算出c（Mn2+），根据Ksp（ZnS）=4.0×10-22计算出c（Zn2+）=，问题可解；
（4）在滤液③中加入（NH4）2CO3生成碳酸锰沉淀和硫酸铵溶液，硫酸铵溶液经过蒸发结晶得到（NH4）2SO4晶体；
（5）根据盖斯定律写出焙烧碳酸锰的热化学方程式；
（6）MnCO3加入热稀硫酸和KClO3溶液反应生成MnO2和Cl2，配平方程式为5MnCO3+2ClO3-+2H+=5MnO2+Cl2↑+5CO2↑+H2O，可知反应中MnCO3与ClO3-的物质的量之比为5：2．
解答：
（1）①MnO2在酸性条件下具有强氧化性，在溶液中的还原性物质不可能生成，Fe3+和SO42- 不具有还原性，可能生成，S不溶于水，是一种沉淀，可能生成，H2S具有还原性，能被氧化，不可能生成，故答案为：B；
②升高温度，增大浓度，使矿粉更碎增大反应接触面积，都能加快反应速率，改变固体物质的用量不能改变反应速率，故改变软锰矿粉与硫铁矿的比例不能加快反应速率，故答案为：D；
（2）除去Fe3+离子时不能引入新的杂质离子，加入Na2CO3调节PH值，在后续操作中不能Na+把除去，故答案为：B；
（3）在滤液中硫离子的浓度相同，根据Ksp（MnS）=2.0×10-10知c（Mn2+）=
，根据Ksp（ZnS）=4.0×10-22知c（Zn2+）=
，所以Mn2+与Zn2+离子的浓度比为
=5.0×1011；故答案为：5.0×1011；
（4）在滤液③中加入（NH4）2CO3生成碳酸锰沉淀和硫酸铵溶液，经过过滤，滤液为硫酸铵溶液，硫酸铵溶液蒸发结晶得到（NH4）2SO4晶体；
故答案为：（NH4）2SO4；
（5）已知2MnO（s）+O2（g）=2MnO2（s）△H1=a kJ?mol-1 ①
MnCO3（s）=MnO（s）+CO2（g）△H2=b kJ?mol-1． ②
①+②×2得2MnCO3（s）+O2（g）=2MnO2（s）+2CO2（g）△H=△H1+△H2×2═（a+2b）kJ?mol-1；
故答案为：2MnCO3（s）+O2（g）=2MnO2（s）+2CO2（g）△H=（a+2b）kJ?mol-1；
（6）MnCO3加入热稀硫酸和KClO3溶液反应生成MnO2和Cl2，Mn元素由+2价升高到+4价，Cl元素由+5价降低到0价，根据化合价升降相等知MnCO3与ClO3-的计量数分别为5和2，根据原子守恒和电荷守恒配平方程式为5MnCO3+2ClO3-+2H+=5MnO2+Cl2↑+5CO2↑+H2O，故该反应中MnCO3与ClO3-的物质的量之比为5：2．
故答案为：5：2．
②升高温度，增大浓度，使矿粉更碎增大反应接触面积，都能加快反应速率，改变固体物质的用量不能改变反应速率，故改变软锰矿粉与硫铁矿的比例不能加快反应速率，故答案为：D；
（2）除去Fe3+离子时不能引入新的杂质离子，加入Na2CO3调节PH值，在后续操作中不能Na+把除去，故答案为：B；
（3）在滤液中硫离子的浓度相同，根据Ksp（MnS）=2.0×10-10知c（Mn2+）=
| 2.0×10-10 |
| c(S2-) |
| 4.0×10-22 |
| c(S2-) |
| ||
|
（4）在滤液③中加入（NH4）2CO3生成碳酸锰沉淀和硫酸铵溶液，经过过滤，滤液为硫酸铵溶液，硫酸铵溶液蒸发结晶得到（NH4）2SO4晶体；
故答案为：（NH4）2SO4；
（5）已知2MnO（s）+O2（g）=2MnO2（s）△H1=a kJ?mol-1 ①
MnCO3（s）=MnO（s）+CO2（g）△H2=b kJ?mol-1． ②
①+②×2得2MnCO3（s）+O2（g）=2MnO2（s）+2CO2（g）△H=△H1+△H2×2═（a+2b）kJ?mol-1；
故答案为：2MnCO3（s）+O2（g）=2MnO2（s）+2CO2（g）△H=（a+2b）kJ?mol-1；
（6）MnCO3加入热稀硫酸和KClO3溶液反应生成MnO2和Cl2，Mn元素由+2价升高到+4价，Cl元素由+5价降低到0价，根据化合价升降相等知MnCO3与ClO3-的计量数分别为5和2，根据原子守恒和电荷守恒配平方程式为5MnCO3+2ClO3-+2H+=5MnO2+Cl2↑+5CO2↑+H2O，故该反应中MnCO3与ClO3-的物质的量之比为5：2．
故答案为：5：2．
点评：考查学生对元素及其化合物的主要性质的掌握、热化学方程式的书写、阅读题目获取新信息能力、对工艺流程的理解等，难度中等，需要学生具备扎实的基础与综合运用知识、信息分析解决问题能力．
练习册系列答案
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