Question

9．工业上用菱锰矿（MnCO₃）[含FeCO₃、SiO₂、Cu₂（OH）₂CO₃等杂质]为原料制取KMnO₄，其流程示意图如下：

已知：①K_sp（CuS）=1.3×10^-36、K_sp（MnS）=2×10^-13
②金属阳离子生成氢氧化物沉淀的pH如下表：

	Mn（OH）2	Fe（OH）2	Fe（OH）3	Cu（OH）2
开始沉定时	8.3	7.6	2.7	6.7
完全沉淀时	9.8	9.6	3.7	9

回答下列问题：
（1）写出滤渣1的一种工业用途：建筑材料，实验室模拟流程过程中，洗涤滤渣1的具体操作方法为将沉淀放在过滤器中，水浸没沉淀自然流下，重复2～3次．
（2）试剂a最好选用B（填字母）
A．氨水      B．高锰酸钾   C．次氯酸钠   D．浓盐酸
（3）试剂b可选用CD（填选项字母）
A．氨水  B．稀硫酸  C．碳酸锰   D．Mn（OH）₂  E．NaOH
（4）试剂c为MnS，析出滤液2中加入MnS后发生反应的离子方程式：MnS+Cu²⁺=Mn²⁺+CuS．
（5）用惰性电极电解硫酸锰和硫酸钾混合溶液的方法可以制取高锰酸钾，写出电解时的阳极反应式：Mn²⁺-5e^-+4H₂O=8H⁺+MnO₄^-．工业上用硫酸溶解碳酸锰，而不用盐酸溶解，其原因是氯离子放电生成有毒气体氯气．

Answer 1

分析 菱锰矿用盐酸酸浸，MnCO₃、FeCO₃、Cu₂（OH）₂CO₃与盐酸反应，SiO₂不与盐酸反应，过滤得到滤渣1为SiO₂，滤液1中含有氯化镁、氯化亚铁、氯化铜及剩余的HCl，向滤液中加入试剂a为高锰酸钾，将溶液中Fe²⁺氧化为Fe³⁺，加入试剂b为碳酸锰、Mn（OH）₂等调节PH=4时Fe³⁺转化为Fe（OH）₃沉淀，过滤除去，滤液2中加入试剂c为MnS，将溶液中Cu²⁺氧化为CuS沉淀过滤除去，滤液3中为MnCl₂，最后经电解得到KMnO₄．
（1）二氧化硅可用于建筑、铺路或生成硅酸盐等；将沉淀放在过滤器中，水浸没沉淀自然流下；
（2）试剂a将溶液中Fe²⁺氧化为Fe³⁺，且不能引入新杂质；
（3）试剂b调节pH使铁离子转化为沉淀，但不能引入新杂质；
（4）发生沉淀的转化；
（5）由题意可知，阳极发生氧化反应，锰离子失去电子；用氯化镁时电解氯离子放电生成氯气．

解答 解：菱锰矿用盐酸酸浸，MnCO₃、FeCO₃、Cu₂（OH）₂CO₃与盐酸反应，SiO₂不与盐酸反应，过滤得到滤渣1为SiO₂，滤液1中含有氯化镁、氯化亚铁、氯化铜及剩余的HCl，向滤液中加入试剂a为高锰酸钾，将溶液中Fe²⁺氧化为Fe³⁺，加入试剂b为碳酸锰、Mn（OH）₂等调节PH=4时Fe³⁺转化为Fe（OH）₃沉淀，过滤除去，滤液2中加入试剂c为MnS，将溶液中Cu²⁺氧化为CuS沉淀过滤除去，滤液3中为MnCl₂，最后经电解得到KMnO₄．
（1）二氧化硅可用于建筑、铺路或生成硅酸盐等；洗涤滤渣1的具体操作方法为将沉淀放在过滤器中，水浸没沉淀自然流下，重复2～3次，
故答案为：建筑材料；将沉淀放在过滤器中，水浸没沉淀自然流下，重复2～3次；
（2）试剂a将溶液中Fe²⁺氧化为Fe³⁺，且不能引入新杂质，只有高锰酸钾符合，故答案为：B；
（3）试剂b调节pH使铁离子转化为沉淀，但不能引入新杂质，则加入试剂b为碳酸锰、Mn（OH）₂等，故答案为：CD；
（4）MnS与氯化铜反应转化更难溶的CuS，同时得到氯化镁，反应离子方程式为MnS+Cu²⁺=Mn²⁺+CuS，故答案为：MnS+Cu²⁺=Mn²⁺+CuS；
（5）用惰性电极电解硫酸锰和硫酸钾混合溶液的方法可以制取高锰酸钾，电解时的阳极反应式为Mn²⁺-5e^-+4H₂O=8H⁺+MnO₄^-．工业上用硫酸溶解碳酸锰，而不用盐酸溶解，其原因是氯离子放电生成有毒气体氯气，故答案为：Mn²⁺-5e^-+4H₂O=8H⁺+MnO₄^-；氯离子放电生成有毒气体氯气．

点评 本题考查混合物分离提纯及物质制备实验，为高频考点，把握实验流程中的反应、混合物分离提纯、电解原理为解答 的关键，综合性较强，侧重分析与实验能力的考查，题目难度不大．