Question

5．用软锰矿（主要成分为MnO₂，还有少量含铁、铜、汞的化合物）制备MnSO₄电解液继而提取锰的工业流程如下

（1）已知锰粉的主要成分为MnO，反应①的化学方程式为MnO₂+C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$MnO+CO₂↑．
（2）实验室可用软锰矿与浓盐酸反应制Cl₂，比较MnO₂、C1₂、Fe³⁺的氧化性强弱：MnO₂＞Cl₂＞Fe³⁺．
（3）溶液I中加入一定质量的MnO₂以测定Fe²⁺的浓度，加入MnO₂有关反应的离子方程式为MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=2Fe³⁺+Mn²⁺+2H₂O．
（4）已知90℃时水的离子积常数K_w=3.6×10^-13，Fe（OH）₃的K_sp=6.4×10^-24，要使滤渣A沉淀完全，需用氨水调pH至少为6.3（已知lg3≈0.5）．
（5）滤渣B的主要成分为CuS、HgS．
（6）（NH₄）₂S溶液中显电中性微粒有4种．
（7）工业上用二氧化锰制备高锰酸钾，先用二氧化锰制得锰酸钾，再用惰性电极电解锰酸钾溶液得到高锰酸钾，电解时阳极反应式为MnO₄^2--e^-=MnO₄^-．

Answer 1

分析 用软锰矿（主要成分为MnO₂，还有少量含铁、铜、汞的化合物）制备MnSO₄：与无烟煤反应生成锰粉（要成分为MnO）：MnO₂+C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$MnO+CO₂↑，加入稀硫酸浸取，溶液I中含有Mn²⁺、Cu²⁺、Hg²⁺、Fe²⁺，加入二氧化锰氧化亚铁离子为铁离子，MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=2Fe³⁺+Mn²⁺+2H₂O，溶液II中含有Mn²⁺、Cu²⁺、Hg²⁺、Fe³⁺，加入一水合氨沉淀铁离子，滤渣A为Fe（OH）₃，向滤液（Mn²⁺、Cu²⁺、Hg²⁺）中加入硫化氨，沉淀Cu²⁺、Hg²⁺，滤渣B为CuS、HgS，得到硫酸锰溶液，电解硫酸锰得到锰单质，据此分析解答．

解答 解：（1）根据分析反应①为软锰矿与无烟煤反应生成锰粉（要成分为MnO）：MnO₂+C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$MnO+CO₂↑；
故答案为：MnO₂+C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$MnO+CO₂↑；
（2）实验室可用软锰矿与浓盐酸反应制Cl₂，根据氧化性强的物质制备氧化性若的物质，MnO₂＞Cl₂，氯气将亚铁氧化为铁离子，则Cl₂＞Fe³⁺，故MnO₂、C1₂、Fe³⁺的氧化性强弱MnO₂＞Cl₂＞Fe³⁺；
故答案为：MnO₂＞Cl₂＞Fe³⁺；
（3）MnO₂有氧化性，将Fe²⁺氧化为铁离子，反应为：MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=2Fe³⁺+Mn²⁺+2H₂O；
故答案为：MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=2Fe³⁺+Mn²⁺+2H₂O；
（4）滤渣A为Fe（OH）₃，已知90℃时水的离子积常数K_w=3.6×10^-13，Fe（OH）₃的K_sp=6.4×10^-24，要使滤渣A沉淀完全，则c（OH^-）=$\root{3}{\frac{6.4×1{0}^{-24}}{1×1{0}^{-5}}}$mol/L=4×10^-20/3mol/L，c（H⁺）=$\frac{3.6×1{0}^{-13}}{4×1{0}^{-20/3}}$mol/L=9×10^-22/3mol/L，则pH为6.3；
故答案为：6.3；
（5）滤液（Mn²⁺、Cu²⁺、Hg²⁺）中加入硫化氨，沉淀Cu²⁺、Hg²⁺，滤渣B为CuS、HgS；
故答案为：CuS、HgS；
（6）（NH₄）₂S溶液中显电中性微粒有NH₃、NH₃•H₂O、H₂O、H₂S，共四种；
故答案为：4；
（7）用惰性电极电解锰酸钾溶液得到高锰酸钾，电解时阳极失去电子发生氧化反应，为锰酸钾发生氧化反应生成高锰酸钾，反应式为MnO₄^2--e^-=MnO₄^-；
故答案为：MnO₄^2--e^-=MnO₄^-．

点评 本题考查了物质的制备，涉及对工艺流程的理解、氧化还原反应、对条件的控制选择与理解、溶度积的计算、电解原理等，理解工艺流程原理是解题的关键，是对学生综合能力的考查，需要学生具备扎实的基础与灵活运用能力，题目难度中等．