Question

软锰矿的主要成分为MnO₂，还含有Fe₂O₃、MgO、Al₂O₃、CaO等杂质，工业上用软锰矿制取MnSO₄?H₂O的流程如下：

已知：Fe³⁺、Al³⁺、Mn²⁺和Mg²⁺以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的pH分别为3.2、5.2、10.4、12.4；温度高于27℃时，MnSO₄的溶解度随温度的升高而逐渐降低．
（1）“浸出”过程中MnO₂转化为Mn²⁺的离子方程式为

 

．
（2）“浸出”过程中Fe₂O₃转化为Fe³⁺和Fe²⁺，相关反应的离子方程式为

 

．
（3）“滤渣1”的主要成分是

 

，“调pH至5～6”所加的试剂是

 

（填“石灰水”或“稀硫酸”）．
（4）根据如表数据，选择“第2步除杂”所加的物质A（由一种阳离子和一种阴离子组成），物质A的化学式为

 

．

阴离子 Ksp 阳离子	CO32-	F-	OH-
Ca2+	5.0×10-9	1.5×10-10	4.7×10-6
Mg2+	3.8×10-6	7.4×10-11	5.6×10-12
Mn2+	2.2×10-11	5.3×10-3	2.1×10-13
Zn2+	1.2×10-10	3.0×10-2	6.9×10-17

（5）采用“趁热过滤”操作的原因是

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,物质的分离、提纯的基本方法选择与应用

专题：

分析：由流程可知，软锰矿的主要成分为MnO₂，还含有Fe₂O₃、MgO、Al₂O₃、CaO等杂质，加硫酸溶解后，发生SO₂+MnO₂

H+  .

MnSO₄，调节pH，由氢氧化物的沉淀pH可知，铁离子、铝离子转化为沉淀，则滤渣I为Fe（OH）₃、Al（OH）₃，然后除去钙离子，结合表格数据可知CaF₂的溶度积较小，则选择A为MnF₂，且不引入新杂质，最后蒸发浓缩、趁热过滤（防止低温MnSO₄?H₂O溶解而减少），以此来解答．

解答： 解：由流程可知，软锰矿的主要成分为MnO₂，还含有Fe₂O₃、MgO、Al₂O₃、CaO等杂质，加硫酸溶解后，发生SO₂+MnO₂

H+  .

MnSO₄，调节pH，由氢氧化物的沉淀pH可知，铁离子、铝离子转化为沉淀，则滤渣I为Fe（OH）₃、Al（OH）₃，然后除去钙离子，结合表格数据可知CaF₂的溶度机较小，则选择A为MnF₂，且不引入新杂质，最后蒸发浓缩、趁热过滤（防止低温MnSO₄?H₂O溶解而减少），
（1）根据FeSO₄在反应条件下将MnO₂还原为MnSO₄，Fe²⁺被氧化为Fe³⁺，故“浸出”过程中MnO₂转化为Mn²⁺的离子方程式为SO₂+MnO₂

H+  .

Mn²⁺+SO₄^2-，
故答案为：SO₂+MnO₂

H+  .

Mn²⁺+SO₄^2-；
（2）“浸出”过程中Fe₂O₃转化为Fe³⁺和Fe²⁺，相关反应的离子方程式为Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=4H⁺+2Fe²⁺+SO₄^2-，故答案为：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=4H⁺+2Fe²⁺+SO₄^2-；
（3）结合题中阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH可知，Fe³⁺、Al³⁺完全转化为Fe（OH）₃和Al（OH）₃沉淀，其它离子不沉淀，故滤渣1的主要成分为Fe（OH）₃和Al（OH）₃，选试剂石灰水，金属离子与硫酸不反应，
故答案为：Fe（OH）₃和Al（OH）₃；石灰水；
（4）由上述分析可知，选择A为MnF₂，且不引入新杂质，故答案为：MnF₂；
（5）采用“趁热过滤”操作的原因是防止温度下降时MnSO₄?H₂O溶解，导致产率降低，故答案为：防止温度下降时MnSO₄?H₂O溶解，导致产率降低．

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．