题目内容

【题目】我国某科研团队以软锰矿(主要成分是MnO2,含有SiO2、Fe2O3等少量杂质)为主要原料,制取高纯碳酸锰,工艺流程如下图:

(1)对矿石进行粉粹的目的是_______;

(2)滤渣Ⅰ、Ⅱ分别为________、________;

(3)采用1%稀硫酸而不采用水混合矿粉制浆的原因是_________;不采用较浓H2SO4的原因是______;不直接采用H2SO4浸锰的原因是___________。

(4)浸锰的离子方程式为____________;

(5)“系列操作”为过滤、_________、干燥。

(6)取所得的高纯MnCO311.7g溶于足量的盐酸中,将产生的气体用足量的Ba(OH)2浓溶液吸收,得到白色沉淀19.7g,则所得产品的纯度为________%(保留一位小数)

【答案】加快浸取速率,提矿石高浸出率 SiO2(二氧化硅) Fe(OH)3(氢氧化铁) 提高Fe2O3、MnO2的氧化性,易于被SO2还原溶出(其他合理答案亦可) 会降低SO2在溶液中的溶解度,从而降低反应速率 MnO2不能与H2SO4直接反应(其他合理答案亦可) MnO2+SO2=Mn2++SO42-、Fe2O3+SO2+2H+=2Fe2++SO42-+H2O 洗涤 98.3

【解析】

软锰矿先加稀硫酸制浆,然后通入SO2,酸性环境下Fe2O3、MnO2将SO2氧化,自身被还原成Fe2+、Mn2+,过滤得到的滤渣I主要为SiO2,滤液中主要为Fe2+、Mn2+;加入MnO2将亚铁离子氧化成铁离子,然后调节pH得到氢氧化铁沉淀,即滤渣II;沉锰时可加入可溶性碳酸氢盐,得到碳酸锰沉淀,经过滤、洗涤、干燥得到高纯碳酸锰。

(1)粉碎后可增大接触面积,加快浸取速率,提矿石高浸出率;

(2)根据分析可知滤渣I为SiO2(二氧化硅),滤渣II为Fe(OH)3(氢氧化铁);

(3)采用1%稀硫酸而不采用水混合矿粉制浆是酸性环境可以提高Fe2O3、MnO2的氧化性,易于被SO2还原溶出;较浓H2SO4会降低SO2在溶液中的溶解度,从而降低反应速率;MnO2不能与H2SO4直接反应,所以不直接采用H2SO4浸锰;

(4)浸锰时酸性环境下Fe2O3、MnO2将SO2氧化,离子方程式为:MnO2+SO2=Mn2++SO42-,Fe2O3+SO2+2H+=2Fe2++SO42-+H2O;

(5)沉锰得到碳酸锰沉淀,经过滤、洗涤、干燥得到高纯碳酸锰;

(6)碳酸锰溶于稀盐酸生成的气体为二氧化碳,二氧化碳通入足量的Ba(OH)2浓溶液得到的是BaCO3沉淀,所以n(BaCO3)==0.1mol,根据碳元素守恒可知样品中n(MnCO3)=0.1mol,所以产品纯度为=98.3%。

练习册系列答案
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【题目】铁元素是最重要的金属元素之一,其不仅是各种钢材的主要成分,很多含铁化合物也具有重要意义。

(1)按照电子排布,可把元素周期表中的元素划分成五个区,铁元素属于_________区。

(2)Mn2+在水溶液中难被氧化,而Fe2+则易被氧化为Fe3+ ,请从离子的价电子式角度解释Mn2+与Fe2+还原能力的差别:_________。Mn2+的半径_________ Fe3+的半径(填“>”、“<”或“=”)。

(3)金属铁晶体中铁原子采用体心立方堆积,该铁晶体的空间利用率为_________(用含π的式子表示)。

(4)向含Fe3+的溶液中滴加少量的KSCN溶液,溶液中生成红色的[Fe(SCN)(H2O)5]2+。N、H、O三种元素的电负性由大到小的顺序为_________;[Fe(SCN)(H2O)5]2+中Fe3+的配位数为_________,H2O中氧原子的杂化方式为_________。

(5)二茂铁是一种含铁的有机化合物,其化学式为Fe(C5H5)2,可看作是Fe2+离子与两个正五边形的环戊二烯负离子(C5H)配体形成的夹心型分子(如下图a所示)。已知大π键可用符号Π表示,其中m代表参与形成大π键的原子数,n代表参与形成大π键的电子数(如苯分子中的大π键可表示为Π),则C5H的大π键表示为________。二茂铁是黄色针状晶体,熔点173 ℃(在100 ℃时开始升华),沸点249 ℃,在水中难溶,但可溶于很多有机溶剂。下列相互作用中,二茂铁晶体中不存在的是________(填标号)。

A 离子键 B 配位键 C σ 键 D 范德华力

(6)一种含有Fe、Cu、S三种元素的矿物的晶胞(如上图b所示),属于四方晶系(晶胞底面为正方形),晶胞中S原子位于内部,Fe原子位于体心和晶胞表面,Cu原子位于晶胞表面。此矿物的化学式为_________。若晶胞的底面边长为A pm,高为C pm,阿伏伽德罗常数为NA,则该晶体的密度为__________ g/cm3(写出表达式)。

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