题目内容
【题目】锰及其化合物在现代工业和国防建设中具有十分重要的地位。金属锰的提炼方式主要有热还原法和电解法两种，热还原法得到的锰纯度在95-98％之间，电解法得到的锰（简称电解锰），其纯度可达99.7-99.9％以上。
（1）锰锌铁氧体是当前广泛使用的一种隐形涂料，其化学组成为MnxZn1-xFe2O4（铁为+3价），其中当锰锌铁氧体中n(Zn):n(Fe)=2:5时，它对雷达波的吸收能力最强。
① 锰锌铁氧体中锰元素的化合价为_______。
② 当雷达波吸收能力最强时，该物质的化学式为________（改写成氧化物的形式）。
（2）写出以MnO2和Al粉为原料，利用热还原法制备Mn的化学方程式：________.
（3）工业上以菱锰矿（主要成分是MnCO3，含有Fe2＋、Co2＋、Ni2+等杂质金属离子）为原料制备电解锰的流程图如下所示。
生成氢氧化物的pH如下表：
物质 | Fe(OH)2 | Fe(OH)3 | Ni(OH)2 | Co(OH)2 | Mn(OH)2 |
开始沉淀时pH | 7.5 | 2.l | 7.7 | 7.6 | 8.3 |
完全沉淀时pH | 9.7 | 3.7 | 8.5 | 8.2 | 9.8 |
① 浸出槽中发生多个反应：如主要成分与硫酸的反应、MnO2与Fe2＋间的氧化还原反应等，写出这两个反应的离子方程式：___________________、____________________。
② 加入氨水的目的是为除去杂质，根据流程图及表中数据，pH 应调控在_____范围内。常温下，Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,当pH=4时溶液中c(Fe3+)=__________。
③ 加入硫化铵是为除去剩余的Ni2＋，反应的离子方程式为____________________。
④ 写出电解硫酸锰溶液制取金属锰的化学方程式：________________________。
【答案】 +2 MnO·4ZnO·5Fe2O3 3MnO2+4Al
2Al2O3+3Mn MnCO3+2H+=Mn2++H2O+CO2↑ MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O 3.7≤pH<8.3 4.0×10-8mol/L Ni2++S2-=NiS↓ 2MnSO4+2H2O
2H2SO4+O2↑+2Mn
【解析】考查化学工艺流程，（1）①O为－2价，Fe显＋3价，Zn显＋2价，根据化合价整体代数和为0，Mn显＋2价；②因为n(Zn):n(Fe)=2:5时，对雷达波吸收能力最强，即(1－x)/2=2/5，解得x=0.2，因此化学式(以氧化物的形式)：MnO·4ZnO·5Fe2O3；（2）利用铝的活泼性强于Mn，反应方程式为：3MnO2＋4Al 
2Al2O3＋3Mn；（3）①根据题目所给信息，所发生的离子方程式为MnCO3+2H＋=Mn2＋+H2O+CO2↑、MnO2+2Fe2＋+4H＋=Mn2＋+2Fe3＋+2H2O ；②MnO2作氧化剂，把Fe2＋氧化成Fe3＋，根据表格数据，以及含有金属离子，调节pH不能影响Mn，因此pH控制在3.7～8.3之间，即3.7≤pH<8.3；c(oh－)=Kw/c(H＋)=10－14/10－4mol·L－1=10－10mol·L－1，即c(Fe3＋)=Ksp[Fe(OH)3]/c3(OH－)=4×10－38/(10－10)3mol·L－1=4×10－8mol·L－1；③根据信息，加入(NH4)2S的目的是除去Ni2＋，因此离子方程式为Ni2＋2S2－=NiS↓；④阳极反应式为4OH－－4e－=O2↑＋H2O或2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，阴极反应式为Mn2＋＋2e－=Mn，因此总反应是2MnSO4+2H2O
2H2SO4+O2↑+2Mn。
【题目】下列各项判断完全正确的是（ ）
选项 | 变化 | △H | △S | 方向性 |
A | H2O(l)→H2O(g) | >0 | <0 | 非自发 |
B | 2NO2(g) | <0 | <0 | 自发 |
C | NH4Cl(s)=NH3(g)+HCl(g) | <0 | >0 | 非自发 |
D | 2Fe3+(aq)+Cu(s)=2Fe2+(aq)+Cu2+ (aq) | >0 | <0 | 自发 |
A. A B. B C. C D. D