题目内容

19．工业上用菱锰矿（MnCO3）[含FeCO3、SiO2、Cu2（OH）2CO3等杂质]为原料制取二氧化锰，其流程示意图如下：

已知：生成氢氧化物沉淀的pH
Mn（OH）2Fe（OH）2Fe（OH）3Cu（OH）2
开始沉淀时8.36.32.74.7
完全沉淀时9.88.33.76.7
注：金属离子的起始浓度为0.1mol/L，回答下列问题：
（1）含杂质的菱锰矿使用前需将其粉碎，主要目的是增大接触面积，提高反应速率．盐酸溶解MnCO3的化学方程式是MnCO3+2HCl=MnCl2+CO2↑+H2O．
（2）向溶液1中加入双氧水时，反应的离子方程式是2Fe2++H2O2+4H2O=2Fe（OH）3↓+4H+．
（3）滤液2中加入稍过量的难溶电解质MnS，以除去Cu2+，反应的离子方程式是MnS+Cu2+=Mn2++CuS．
（4）将MnCl2转化为MnO2的一种方法是氧化法．其具体做法是用酸化的NaClO3溶液将MnCl2氧化，该反应的离子方程式为：□Mn2++□ClO3-+□4H2O=□Cl2+□5MnO2+□8H+．
（5）将MnCl2转化为MnO2的另一种方法是电解法．
①阳极生成MnO2的电极反应式是Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+．
②若直接电解MnCl2溶液，生成MnO2的同时会产生少量Cl2．检验Cl2的操作是将润湿的淀粉碘化钾试纸置于阳极附近，若试纸变蓝则证明有Cl2生成．
③若在上述MnCl2溶液中加入一定量的Mn（NO3）2粉末，则无Cl2产生．其原因是其它条件不变下，增大Mn2+浓度或增大$\frac{c（M{n}^{2+}）}{c（C{l}^{-}）}$，有利于Mn2+放电（不利于Cl-放电）．．

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，向滤液中加入生石灰，调节溶液pH=4，加入过氧化氢将溶液中Fe2+氧化为Fe3+，在PH=4时氧化得到Fe3+转化为Fe（OH）3沉淀，过滤除去，滤液2中加入MnS，将溶液中Cu2+转化为CuS沉淀过滤除去，滤液3中为MnCl2，系列转化得到MnO2．
（1）将菱锰矿粉碎，可以增大接触面积，提高反应速率；碳酸镁与盐酸反应生成氯化镁、二氧化碳与水；
（2）加入过氧化氢将溶液中Fe2+氧化为Fe3+，在PH=4时氧化得到Fe3+转化为Fe（OH）3沉淀，根据电荷守恒有氢离子生成；
（3）MnS与氯化铜反应转化更难溶的CuS，同时得到氯化镁；
（4）用酸化的NaClO3溶液将MnCl2氧化得到MnO2，Mn元素发生氧化反应，则Cl元素发生还原反应生成Cl2，由于在酸性条件下反应，根据电荷守恒可知，生成物中有H+生成，根据H元素守恒，可知反应物中缺项物质为H2O，结合电荷守恒、原子守恒配平；
（5）①由题意可知，Mn2+转化为MnO2，发生氧化反应，由O元素守恒可知有水参加反应，由电荷守恒可知应有H+生成；
②生成氯气发生氧化反应，在阳极产生，用润湿的淀粉碘化钾试纸检验；
③其它条件不变下，增大Mn2+浓度，有利于Mn2+放电．

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，向滤液中加入生石灰，调节溶液pH=4，加入过氧化氢将溶液中Fe2+氧化为Fe3+，在PH=4时氧化得到Fe3+转化为Fe（OH）3沉淀，过滤除去，滤液2中加入MnS，将溶液中Cu2+转化为CuS沉淀过滤除去，滤液3中为MnCl2，系列转化得到MnO2．
（1）将菱锰矿粉碎，可以增大接触面积，提高反应速率；碳酸镁与盐酸反应生成氯化镁、二氧化碳与水，反应方程式为：MnCO3+2HCl=MnCl2+CO2↑+H2O，
故答案为：增大接触面积，提高反应速率；MnCO3+2HCl=MnCl2+CO2↑+H2O；
（2）加入过氧化氢将溶液中Fe2+氧化为Fe3+，在PH=4时氧化得到Fe3+转化为Fe（OH）3沉淀，根据电荷守恒有氢离子生成，反应离子方程式为：2Fe2++H2O2+4H2O=2Fe（OH）3↓+4H+，
故答案为：2Fe2++H2O2+4H2O=2Fe（OH）3↓+4H+；
（3）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；
（4）用酸化的NaClO3溶液将MnCl2氧化得到MnO2，Mn元素发生氧化反应，则Cl元素发生还原反应生成Cl2，由于在酸性条件下反应，根据电荷守恒可知，生成物中有H+生成，根据H元素守恒，可知反应物中缺项物质为H2O，配平后离子方程式为：5Mn2++2ClO3-+4H2O=Cl2↑+5MnO2+8H+，
故答案为：5，2，4H2O，1Cl2↑，5MnO2，8H+；
（5）①由题意可知，Mn2+转化为MnO2，发生氧化反应，由O元素守恒可知有水参加反应，由电荷守恒可知应有H+生成，电极反应式为：Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+，
故答案为：Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+；
②生成氯气发生氧化反应，在阳极产生，检验Cl2的操作是：将润湿的淀粉碘化钾试纸置于阳极附近，若试纸变蓝则证明有Cl2生成，
故答案为：将润湿的淀粉碘化钾试纸置于阳极附近，若试纸变蓝则证明有Cl2生成；
③Mn2+、Cl-都在阳极放电，二者为竞争关系，增大Mn2+浓度或增大$\frac{c（M{n}^{2+}）}{c（C{l}^{-}）}$，有利于Mn2+放电（不利于Cl-放电），
故答案为：其它条件不变下，增大Mn2+浓度或增大$\frac{c（M{n}^{2+}）}{c（C{l}^{-}）}$，有利于Mn2+放电（不利于Cl-放电）．

点评 本题物质制备实验，主要是氧化还原反应分析、离子方程式书写、电解原理分析判断等知识点，明确原理是解题关键，是对学生综合能力的考查，需要学生具备扎实的基础，题目难度中等．

练习册系列答案
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9．根据系统命名法，对烷烃的命名正确的是（　　）
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10．有A、B、C、D、E五种短周期元素，且相邻的A、B、C、D四种元素原子核外共有56个电子，在周期表中的位置如图所示．E的氢氧化物是两性氢氧化物；E的阳离子与A的阴离子核外电子层结构相同．请回答下列问题：
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写出C元素气态氢化物的电子式．
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7．下列气体不能用排空气法收集的是（　　）
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14．A、B、C、D是中学化学的常见物质，其中A、B、C均含有同一种元素．在一定条件下相互转化的关系如图所示（部分反应中的H2O已略去）．请填空：
（1）若A可用于自来水消毒，D是生产、生活中用量最大、用途最广的金属单质，加热蒸干B的溶液不能得到B，则B的化学式可能是FeCl3；实验室制取A的化学方程式为MnO2+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl2+Cl2↑+2H2O．
（2）若A是一种碱性气体，常用作制冷剂，B是汽车尾气之一，遇空气会变色，则反应①的化学方程式为4NH3+5O2$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H2O．
（3）若D是氯碱工业的主要产品，B有两性，则反应②的离子方程式是Al（OH）3+OH-=AlO2-+2H2O．
（4）若D是空气质量预报必报的无色有刺激性气味气体，A、B、C的焰色反应都呈黄色，则B的化学式是Na2SO3．
4．下列比较关系与排列顺序错误的是（　　）
A．酸性 H2SiO3＜H3PO4＜H2SO4B．碱性 Ca（OH）2＞Mg（OH）2＞Al（OH）3
C．稳定性SiH4＞NH3＞H2O＞HFD．原子半径大小：Na＞S＞O
11．如表是元素周期表的一部分，回答下列有关问题：
　　族
周期		ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA0
2①②
3③④⑤⑥⑦⑧⑨
4⑩⑪⑫
（1）写出下列元素符号：①N，⑥Si，⑦S，⑪Ca．
（2）在这些元素中，最活泼的金属元素是K，最活泼的非金属元素是F，最不活泼的元素是Ar（用元素符号作答）．
（3）在这些元素的最高价氧化物对应水化物中，酸性最强的是（填化学式）HClO4，碱性最强的是KOH，呈两性的氢氧化物是Al（OH）3．
（4）在这些元素中（除稀有气体），原子半径最小的是（填元素符号）F，原子半径最大的是K．
（5）在⑤与④中，化学性质较活泼的是（填元素名称）镁，设计一个简单实验（只要写出实验方案即可），用化学实验证明．分别与水反应根据反应剧烈程度进行判断．
（6）在⑧与 ⑦中，单质的化学性质较活泼的是氯气，写出可以验证该结论的化学方程式Cl2+2H2S=2HCl+S↓．
8．PH3一种无色剧毒气体，其分子结构和NH3相似，但P-H键键能比N-H键键能低．下列判断错误的是（　　）
A．PH3分子中存在极性共价键
B．P-H键键长比N-H键键长长
C．PH3沸点低于NH3沸点，因为P-H键键能低
D．PH3分子稳定性低于NH3分子，因为N-H键键能高
9．有下列物质：①Cl2  ②Na2O2  ③NaOH  ④HCl  ⑤H2O2  ⑥MgF2  ⑦NH4Cl  ⑧CaCl2
（1）属于离子化合物的是②③⑥⑦⑧；
（2）属于共价化合物的是④⑤；
（3）含有离子键的物质是②③⑥⑦⑧；
（4）既含有共价键又含有离子键的物质是②③⑦．（用序号填空）

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