题目内容

16．高纯碳酸锰在电子工业中有重要的应用，湿法浸出软锰矿（主要成分为MnO2，含少量Fe、Al、Mg等杂质元素）制备高纯碳酸锰的实验过程如下：

（1）浸出：浸出时温度控制在90℃～95℃之间，并且要连续搅拌3小时的目的是提高软锰矿中锰的浸出率，植物粉的作用是作还原剂．
（2）除杂：①向浸出液中加入一定量的碳酸锰矿，调节浸出液的pH为3.5～5.5；②再加入一定量的软锰矿和双氧水，过滤；③…
操作①中使用碳酸锰调pH的优势是增加MnCO3的产量（或不引入新的杂质等）；操作②中加入双氧水不仅能将Fe2+氧化为Fe3+，而且能提高软锰矿的浸出率．写出双氧水提高软锰矿浸出率的离子方程式MnO2+H2O2+2H+=Mn2++2H2O+O2↑．
（3）制备：在30℃～35℃下，将碳酸氢铵溶液滴加到硫酸锰净化液中，控制反应液的最终pH在6.5～7.0，得到MnCO3沉淀．温度控制35℃以下的原因是减少碳酸氢铵的分解，提高原料利用率；该反应的化学方程式为MnSO4+2NH4HCO3 $\frac{\underline{\;30-35℃\;}}{\;}$MnCO3+（NH4）2SO4+CO2↑+H2O；生成的MnCO3沉淀需经充分洗涤，检验洗涤是否完全的方法是取最后一次的洗涤滤液1～2mL于试管中，向其中滴加用盐酸酸化的BaCl2溶液，若无白色沉淀产生，则表明已洗涤干净．
（4）计算：室温下，Ksp（MnCO3）=1.8×10-11，Ksp（MgCO3）=2.6×10-5，已知离子浓度小于1，0×10-5mol•L-1时，表示该离子沉淀完全．若净化液中的c（Mg2+）=10-2mol/L，试计算说明Mg2+的存在是否会影响MnCO3的纯度．

分析 湿法浸出软锰矿（主要成分为MnO2，含少量Fe、Al、Mg等杂质元素）制备高纯碳酸锰，加入浓硫酸和植物粉浸出过滤得到滤液除去杂质，加入碳酸氢铵形成沉淀通过一系列操作得到高纯碳酸锰；
（1）升温搅拌都可以加快物质的溶解反应速率；加入植物粉是一种还原剂；
（2）使用碳酸锰调pH的优势是不引入新的杂质；二氧化锰氧化过氧化氢为氧气，本身被还原为锰离子；
（3）依据碳酸氢铵受热易分解分析，在30℃～35℃下，将碳酸氢铵溶液滴加到硫酸锰净化液中，控制反应液的最终pH在6.5～7.0，得到MnCO3沉淀，硫酸铵，二氧化碳和水，生成的MnCO3沉淀需经充分洗涤，检验洗涤是否完全的方法是取最后一次洗涤液检验是否含有硫酸根离子设计；
（4）Ksp （MnCO3）=c（Mn2+）•c（CO32-），当Mn2+沉淀完全时，c（CO32-）=1.8×10-11/1.0×10-5=1.8×10-6 mol•L-1，若Mg2+也能形成沉淀，则要求Mg2+＞2.6×10-5/1.8×10-6=14.4 mol•L-1，Mg2+的浓度0.01mol/L远小于14.4 mol•L-1．

解答 解：湿法浸出软锰矿（主要成分为MnO2，含少量Fe、Al、Mg等杂质元素）制备高纯碳酸锰，加入浓硫酸和植物粉浸出过滤得到滤液除去杂质，加入碳酸氢铵形成沉淀通过一系列操作得到高纯碳酸锰；
（1）升温、搅拌都可以加快物质的溶解反应速率，浸出时温度控制在90℃～95℃之间，并且要连续搅拌3小时的目的是提高软锰矿中锰的浸出率；加入植物粉是一种还原剂，
故答案为：提高软锰矿中锰的浸出率；作还原剂；
（2）使用碳酸锰调pH的优势是不引入新的杂质；酸性溶液中二氧化锰氧化过氧化氢为氧气，本身被还原为锰离子，反应的离子方程式为：MnO2+H2O2+2H+=Mn2++2H2O+O2↑，
故答案为：增加MnCO3的产量（或不引入新的杂质等）； MnO2+H2O2+2H+=Mn2++2H2O+O2↑；
（3）依据碳酸氢铵受热易分解分析，温度控制35℃以下的原因是防止碳酸氢铵分解，在30℃～35℃下，将碳酸氢铵溶液滴加到硫酸锰净化液中，控制反应液的最终pH在6.5～7.0，得到MnCO3沉淀，硫酸铵，二氧化碳和水，反应的化学方程式为：MnSO4+2NH4HCO3 $\frac{\underline{\;30-35℃\;}}{\;}$MnCO3+（NH4）2SO4+CO2↑+H2O，生成的MnCO3沉淀需经充分洗涤，检验洗涤是否完全的方法是取最后一次洗涤液检验是否含有硫酸根离子设计，取最后一次的洗涤滤液1～2 mL 于试管中，向其中滴加用盐酸酸化的BaCl2溶液，若无白色沉淀产生，则表明已洗涤干净．
故答案为：减少碳酸氢铵的分解，提高原料利用率；MnSO4+2NH4HCO3 $\frac{\underline{\;30-35℃\;}}{\;}$MnCO3+（NH4）2SO4+CO2↑+H2O；取最后一次的洗涤滤液1～2 mL 于试管中，向其中滴加用盐酸酸化的BaCl2溶液，若无白色沉淀产生，则表明已洗涤干净；
（4）Ksp （MnCO3）=c（Mn2+）•c（CO32-），当Mn2+沉淀完全时，c（CO32-）=$\frac{1.8×10{\;}^{-11}}{1.0}$×10-5=1.8×10-6 mol•L-1，若Mg2+也能形成沉淀，则要求Mg2+＞2.6×10-5/1.8×10-6=14.4 mol•L-1，Mg2+的浓度0.01mol/L远小于14.4 mol•L-1，若净化液中的c（Mg2+）=10-2mol/L，说明Mg2+的存在不会影响MnCO3的纯度，
答：Ksp （MnCO3）=c（Mn2+）•c（CO32-），当Mn2+沉淀完全时，c（CO32-）=$\frac{1.8×10{\;}^{-11}}{1.0}$×10-5=1.8×10-6 mol•L-1，若Mg2+也能形成沉淀，则要求Mg2+＞2.6×10-5/1.8×10-6=14.4 mol•L-1，Mg2+的浓度0.01mol/L远小于14.4 mol•L-1，若净化液中的c（Mg2+）=10-2mol/L，说明Mg2+的存在不会影响MnCO3的纯度．

点评 本题考查混合物分离提纯的综合应用，为高频考点，把握流程分析及混合物分离方法、发生的反应为解答的关键，侧重分析与实验能力的考查，题目难度中等．

练习册系列答案
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6．下列离子方程式书写正确的是（　　）
A．铝粉投入到NaOH溶液中：2Al+2OH-═2AlO2-+H2↑
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7．锌是一种应用广泛的金属，目前工业上主要采用“湿法”工艺冶炼锌，某含锌矿的主要成分为ZnS（还含少量FeS等其他成分），以其为原料冶炼锌的工艺流程如图所示：

回答下列问题：
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4．某高分子化合物的部分结构如图：关于该物质的下列说法中，正确的是（　　）
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11．A、B、X、Y、Z是元素周期表前四周期中的常见元素，原子序数依次增大．A元素可形成自然界硬度最大的单质；B与A同周期，核外有三个未成对电子；X原子的第一电离能至第四电离能分别是：I1=578kJ/mol，I2=1 817kJ/mol，I3=2 745kJ/mol，I4=11 575kJ/mol；常温常压下，Y单质是固体，其氧化物是形成酸雨的主要物质；Z的一种同位素的质量数为63，中子数为34．请回答下列问题：
（1）AY2是一种常用的溶剂，为非极性分子（填“极性”或“非极性”），分子中存在2个σ键．
（2）X形成的单质与NaOH溶液反应的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑，超高导热绝缘耐高温纳米XB在绝缘材料中应用广泛，其晶体与金刚石类似，属于原子晶体．B的最简单氢化物容易液化，理由是分子间形成氢键．
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（4）Z的基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1．元素Z与人体分泌物中的盐酸以及空气反应可生成超氧酸：Z+HCl+O2═ZCl+HO2，HO2（超氧酸）不仅是一种弱酸而且也是一种自由基，具有极高的活性．下列说法或表示不正确的是③（填序号）
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（5）已知Z的晶胞结构如下图所示，又知Z的密度为9.00g/cm3，则晶胞边长为$\root{3}{4.72×1{0}^{-23}}$cm．ZYO4常作电镀液，其中YO42-的空间构型是正四面体，Y原子的杂化轨道类型是sp3杂化．
1．硅及其化合物在材料领域中应用广泛．下列叙述中，正确的是（　　）
A．硅酸盐是良好的半导体材料B．硅是地壳中含量最多的元素
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8．碳酸钠和碳酸氢钠是生活中常见的物质．
①碳酸氢钠的化学式是NaHCO3，俗称小苏打；
②碳酸氢钠可治疗胃酸（0.2%～0.4%的盐酸）过多，反应的离子方程式为HCO3-+H+=H2O+CO2↑，而胃溃疡患者则不能服用它来治疗胃酸过多，可用Al（OH）3代替；
③除去碳酸钠固体中碳酸氢钠的方法为加热，该反应的化学方程式为2NaHCO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na2CO3+H2O+CO2↑．
5．18g D2O所含的电子数为10NA．× （判断对错）
6．3.01×1023个氯气分子的物质的量是0.5mol，氯原子的物质的量是1mol．

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