题目内容
某软锰矿样含有MnO2、ZnSO4和不溶于酸的杂质．由该软锰矿制取硫酸锰晶体的部分流程图为：
已知部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH如下表：
回答下列问题．
（1）硫酸亚铁在酸性条件下可将MnO2还原为MnS04，该反应的化学方程式为 ．
（2）加氨水调pH至5.4，得到的滤渣主要是 ．（用化学式表示）
（3）在酸性介质中，MnSO4溶液与（NH4）2S2O8（连=硫酸铵）溶液混合，Mn2+会被氧化成MnO-4，S2O2-8会被还原成SO2-4．该反应常用于Mn2+的定性检验．
①若溶液中存在Mn2+，可观察到的现象是 ．
②反应的离子方程式为
（4）若常温下Ksp[Zn（OH）2]=1.2×10-17，调至pH=9使溶液中的Zn2+完全转化为Zn（OH）2沉淀，此时溶液中的c（Zn2+）= ．
（5）MnO2常用作碱性锌锰干电池的正极材料．电池工作时正极反应式为 ．
（6）取10.00g矿样加入0.8000mol/LH2C2O4溶液25.00mL及稀硫酸，加热至MnO2被完全还原为Mn2+．过量的草酸用0.01000mol/L标准KMnO4溶液滴定，达到滴定终点时消耗10.00mL标准KMnO4溶液．另取10.00g矿样，经该工艺提取最终得2.000g MnSO4．
①KMnO4滴定H2C2O4的离子方程式为 ．
②若定义“产品硫酸锰中锰元素的质量占矿样中锰元素的质量百分含量”为“元素利用率”．则该工艺中锰元素的元素利用率为 （列出计算过程）．
已知部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH如下表：
| 沉淀物 | Fe（OH）3 | Mn（OH）2 | Zn（OH）2 |
| pH | 3.7 | 9.8 | 8.0 |
（1）硫酸亚铁在酸性条件下可将MnO2还原为MnS04，该反应的化学方程式为
（2）加氨水调pH至5.4，得到的滤渣主要是
（3）在酸性介质中，MnSO4溶液与（NH4）2S2O8（连=硫酸铵）溶液混合，Mn2+会被氧化成MnO-4，S2O2-8会被还原成SO2-4．该反应常用于Mn2+的定性检验．
①若溶液中存在Mn2+，可观察到的现象是
②反应的离子方程式为
（4）若常温下Ksp[Zn（OH）2]=1.2×10-17，调至pH=9使溶液中的Zn2+完全转化为Zn（OH）2沉淀，此时溶液中的c（Zn2+）=
（5）MnO2常用作碱性锌锰干电池的正极材料．电池工作时正极反应式为
（6）取10.00g矿样加入0.8000mol/LH2C2O4溶液25.00mL及稀硫酸，加热至MnO2被完全还原为Mn2+．过量的草酸用0.01000mol/L标准KMnO4溶液滴定，达到滴定终点时消耗10.00mL标准KMnO4溶液．另取10.00g矿样，经该工艺提取最终得2.000g MnSO4．
①KMnO4滴定H2C2O4的离子方程式为
②若定义“产品硫酸锰中锰元素的质量占矿样中锰元素的质量百分含量”为“元素利用率”．则该工艺中锰元素的元素利用率为
考点：制备实验方案的设计,物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用
专题：实验设计题
分析：软锰矿样中硫酸酸化的硫酸亚铁，可以将二氧化锰还原为硫酸锰，过滤得到的滤液是硫酸锰、硫酸锌和硫酸铁，加氨水调pH至5.4，可以将铁离子完全沉淀，进而经过一系列操作可以获得硫酸锰晶体．
（1）二氧化锰和亚铁离子之间会发生氧化还原反应；
（2）根据表中的数据，当pH=5.4时，铁离子是完全沉淀的，得出滤渣的成分；
（3）根据题干信息：酸性介质中，MnSO4溶液与（NH4）2S2O8溶液反应生成MnO4-和SO42-，根据反应情况确定现象以及书写方程式；
（4）Ksp=c（Zn2+）?c2（OH-）来计算离子浓度；
（5）碱性锌锰干电池的正极上发生得电子的还原反应；
（6）KMnO4和H2C2O4及稀硫酸之间会发生反应生成硫酸钾、硫酸锰、二氧化碳，据此书写方程式，并根据化学方程式即和原子守恒计算原子利用率．
（1）二氧化锰和亚铁离子之间会发生氧化还原反应；
（2）根据表中的数据，当pH=5.4时，铁离子是完全沉淀的，得出滤渣的成分；
（3）根据题干信息：酸性介质中，MnSO4溶液与（NH4）2S2O8溶液反应生成MnO4-和SO42-，根据反应情况确定现象以及书写方程式；
（4）Ksp=c（Zn2+）?c2（OH-）来计算离子浓度；
（5）碱性锌锰干电池的正极上发生得电子的还原反应；
（6）KMnO4和H2C2O4及稀硫酸之间会发生反应生成硫酸钾、硫酸锰、二氧化碳，据此书写方程式，并根据化学方程式即和原子守恒计算原子利用率．
解答：
解：软锰矿样中硫酸酸化的硫酸亚铁，可以将二氧化锰还原为硫酸锰，过滤得到的滤液是硫酸锰、硫酸锌和硫酸铁，加氨水调pH至5.4，可以将铁离子完全沉淀，进而经过一系列操作可以获得硫酸锰晶体．
（1）二氧化锰和亚铁离子之间会发生氧化还原反应MnO2+2FeSO4+2H2SO4=MnSO4+Fe2（SO4）3+2H2O，故答案为：MnO2+2FeSO4+2H2SO4=MnSO4+Fe2（SO4）3+2H2O；
（2）根据表中的数据，当pH=5.4时，铁离子是完全沉淀的，得到滤渣的成分是Fe（OH）3，故答案为：Fe（OH）3；
（3）根据题干信息：酸性介质中，MnSO4溶液与（NH4）2S2O8溶液反应生成MnO4-和SO42-，2Mn2++5S2O82-+8H2O=2MnO4-+10SO42-+16H+，溶液从无色变为紫红色；
离子方程式为：2Mn2++5S2O82-+8H2O=2MnO-4+10SO42-+16H+，故答案为：溶液从无色变为紫红色；2Mn2++5S2O82-+8H2O=2MnO4-+10SO42-+16H+；
（4）常温下Ksp[Zn（OH）2]=1.2×10-17，Ksp=c（Zn2+）?c2（OH-），调至pH=9即氢氧根离子浓度为10-5mol/L，使溶液中的Zn2+完全转化为Zn（OH）2沉淀，此时溶液中的c（Zn2+）=
=
=1.2×10-7mol/L，故答案为：1.2×10-7mol/L；
（5）碱性锌锰干电池的正极上发生得电子的还原反应，即MnO2+e-+H2O=MnOOH+2Mn2++8H2O，故答案为：MnO2+e-+H2O=MnOOH+2Mn2++8H2O；
（6）①KMnO4和H2C2O4及稀硫酸之间会发生反应生成硫酸钾、硫酸锰、二氧化碳，即5H2C2O4+2MnO4-+6H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O，故答案为：5H2C2O4+2MnO4-+6H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O；
②根据上述化学方程式得到关系式：5H2C2O4～2MnO4-，MnO2～H2C2O4，
5 2 1 1
1.0×10-4mol 2.5×10-4mol 0.8000mol/×0.025L-2.5×10-4mol
即高锰酸钾消耗的草酸是2.5×10-4mol，二氧化锰的物质的量是0.8000mol/×0.025L-2.5×10-4mol=0.01975mol，Mn元素利用率：
×100%=67.06%，故答案为：67.06%．
（1）二氧化锰和亚铁离子之间会发生氧化还原反应MnO2+2FeSO4+2H2SO4=MnSO4+Fe2（SO4）3+2H2O，故答案为：MnO2+2FeSO4+2H2SO4=MnSO4+Fe2（SO4）3+2H2O；
（2）根据表中的数据，当pH=5.4时，铁离子是完全沉淀的，得到滤渣的成分是Fe（OH）3，故答案为：Fe（OH）3；
（3）根据题干信息：酸性介质中，MnSO4溶液与（NH4）2S2O8溶液反应生成MnO4-和SO42-，2Mn2++5S2O82-+8H2O=2MnO4-+10SO42-+16H+，溶液从无色变为紫红色；
离子方程式为：2Mn2++5S2O82-+8H2O=2MnO-4+10SO42-+16H+，故答案为：溶液从无色变为紫红色；2Mn2++5S2O82-+8H2O=2MnO4-+10SO42-+16H+；
（4）常温下Ksp[Zn（OH）2]=1.2×10-17，Ksp=c（Zn2+）?c2（OH-），调至pH=9即氢氧根离子浓度为10-5mol/L，使溶液中的Zn2+完全转化为Zn（OH）2沉淀，此时溶液中的c（Zn2+）=
| Ksp |
| c2(OH-) |
| 1.2×10-17 |
| 10-10 |
（5）碱性锌锰干电池的正极上发生得电子的还原反应，即MnO2+e-+H2O=MnOOH+2Mn2++8H2O，故答案为：MnO2+e-+H2O=MnOOH+2Mn2++8H2O；
（6）①KMnO4和H2C2O4及稀硫酸之间会发生反应生成硫酸钾、硫酸锰、二氧化碳，即5H2C2O4+2MnO4-+6H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O，故答案为：5H2C2O4+2MnO4-+6H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O；
②根据上述化学方程式得到关系式：5H2C2O4～2MnO4-，MnO2～H2C2O4，
5 2 1 1
1.0×10-4mol 2.5×10-4mol 0.8000mol/×0.025L-2.5×10-4mol
即高锰酸钾消耗的草酸是2.5×10-4mol，二氧化锰的物质的量是0.8000mol/×0.025L-2.5×10-4mol=0.01975mol，Mn元素利用率：
2.000g×
| ||
| 0.01975mol×55g/mol |
点评：本题考查学生在“工艺流程阅读、相关反应化学方程式书写、化学反应条件控制的原理、生产流程的作用”等方面对元素化合物性质及其转化关系的理解和应用程度，考查学生对新信息的处理能力，难度大．
练习册系列答案
相关题目
常温下，浓度均为0.1mol/L的下列四种盐溶液，其pH测定如表所示：
下列说法正确的是（ ）
| 序号 | ① | ② | ③ | ④ |
| 溶液 | CH3COONa | NaHCO3 | Na2CO3 | NaClO |
| pH | 8.8 | 9.7 | 11.6 | 10.3 |
| A、四种溶液中，水的电离程度①＞②＞④＞③ |
| B、Na2CO3和NaHCO3溶液中，粒子种类相同 |
| C、将等浓度的CH3COOH和HClO溶液，pH小的是HClO |
| D、Na2CO3溶液中，c（Na+）=c（CO32-）+c（HCO3-）+c（H2CO3） |
下列反应的离子方程式书写正确的是（ ）
| A、金属铝溶于盐酸中：2Al+6H+═2Al3++3H2↑ |
| B、钠和水反应：Na+2H2O═Na++2OH-+H2↑ |
| C、碳酸钙与盐酸反应：CO32-+2H+═CO2↑+2H2O |
| D、铁跟稀硫酸反应：Fe+2H+═Fe3++H2↑ |
，如果E→H的反应在一定条件下也能实现的话，请你预测所得高分子感光树脂单体H 的最简单的结构简式为
）
在反应：C+CO2?2CO中，可使反应速率增大的措施是（ ）
| A、增大压强 |
| B、升高温度 |
| C、通入CO2 |
| D、增加碳的量 |