Question

19．软锰矿的主要成分是MnO₂，其悬浊液可吸收烟气中SO₂，所得酸性浸出液又可用于制备高纯硫酸锰，其一种工艺流程如图1所示．回答下列问题：
（1）软锰矿悬浊液吸收SO₂的过程中，SO₂体现了还原  性．
（2）“氧化剂”发生反应的离子方程式为MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O．
（3）已知：K_sp[Al（OH） ₃]=1.0×10^-34；
K_rp[Fe（OH） ₃]=2.6×10^-30；
K_rp[Ni（OH） ₂]=1.6×10^-15；
K_rp[Mn（OH） 2]=4.0×10^-14；
“水解沉淀“中：
①“中和剂“可以是C（填标号）
A．Al₂O₃  B．H₂SO₄    C．MgO    D．MnO₂
②溶液的pH应不低于4.3（离子浓度小于1×10^-5mol•L^-1时，即可认为该离子沉淀完全）
③不采用“水解沉淀“除Ni²⁺的原因是Ni²⁺完全沉淀的pH与Mn²⁺比较相近，不利于两者分离．
（4）“置换”中发生反应的离子方程式为Mn+Ni²⁺=Mn²⁺+Ni．
（5）“结晶分离”中的部分物质的溶解度曲线如图2．
①加入稀硫酸的作用是增大SO₄^2-的浓度，使MnSO₄和MgSO₄的溶解度下降，便于结晶析出（结合平衡移动原理解释）．
②结晶与过滤过程中，体系温度均应维持在70℃（填“27”、“60”或“70”）．
（6）高纯硫酸锰可用于水中溶解氧含量的测定，步骤如下：
步骤1：水中的氧气在碱性溶液中将MnSO₄氧化为Mn（OH）₂．
步骤2：在酸性条件下，加入KI将生成的MnO（OH）₂再还原成Mn²⁺．
步骤3：用Na₂S₂O₃标准溶液滴定步骤2中生成的I₂（2S₂O₃^2-+I₂═2I^-+S₄O₆^2-）．
取某水样100mL，按上述测定步骤滴定，消耗a mol•L^-1NaS₂O₃标准溶液VmL，该水样溶解氧含量为$\frac{aV}{400}$ mol•L^-1．

Answer 1

分析 （1）软锰矿的主要成分是MnO₂，其悬浊液可吸收烟气中SO₂，二氧化硫被二氧化锰氧化为硫酸；
（2）“氧化剂”发生反应是利用二氧化锰氧化亚铁离子为铁离子，二氧化锰被还原为锰离子；
（3）①中和剂是调节溶液PH除去铁离子、铝离子等杂质离子，且不引入新的杂质；
②K_sp[Al（OH） ₃]=1.0×10^-34；K_rp[Fe（OH） ₃]=2.6×10^-30；保证铝离子沉淀，铁离子全部沉淀，结合溶度积常数计算，离子浓度小于1×10^-5mol•L^-1时，即可认为该离子沉淀完全；
③K_rp[Ni（OH） ₂]=1.6×10^-15，K_rp[Mn（OH）₂]=4.0×10^-14，Ni²⁺完全沉淀的pH与Mn²⁺比较相近；
（4）“置换”中发生反应是锰置换镍；
（5）①加入稀硫酸的作用是增大硫酸根离子浓度减少硫酸锰和硫酸镁的溶解性；
②结晶与过滤过程中，体系温度均应维持在硫酸镁溶解度最大，此时硫酸锰溶解度小便于析出硫酸锰晶体；
（6）MnSO₄～MnO（OH）₂～2KI～I₂～$\frac{1}{2}$O₂～2S₂O₃^2-，结合定量关系计算．

解答 解：（1）软锰矿悬浊液吸收SO₂的过程中，SO₂体现了还原性，
故答案为：还原；
（2）“氧化剂”发生反应是利用二氧化锰氧化亚铁离子为铁离子，二氧化锰被还原为锰离子，反应的离子方程式为：MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O，
故答案为：MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O；
（3）①中和剂是调节溶液PH除去杂质离子，且不引入新的杂质，
A．Al₂O₃  若和酸反应会引入铝离子杂质，故A错误；
B．H₂SO₄    加入后不能调节溶液PH，且引入新的杂质，故B错误；
C．MgO 加入和酸反应能调节溶液PH且不引入新的杂质，故C正确；   
D．MnO₂ 不能和稀酸反应，故D错误；
故答案为：C；
②K_sp[Al（OH） ₃]=1.0×10^-34；K_rp[Fe（OH） ₃]=2.6×10^-30；比较溶度积可知，铝离子全部沉淀，铁离子已全部沉淀，结合氢氧化铝溶度积常数可知，
K_sp[Al（OH） ₃]=1.0×10^-34=c（Al³⁺）c³（OH^-），计算得到c（OH^-）=$1{0}^{-\frac{29}{3}}$，c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{c（O{H}^{-}）}$=$1{0}^{\frac{13}{3}}$，PH=4.3，
故答案为：4.3；
③K_rp[Ni（OH） ₂]=1.6×10^-15，K_rp[Mn（OH）₂]=4.0×10^-14，Ni²⁺完全沉淀的pH与Mn²⁺比较相近不采用“水解沉淀“除Ni²⁺，
故答案为：Ni²⁺完全沉淀的pH与Mn²⁺比较相近，不利于两者分离；
（4）“置换”中发生反应是锰置换镍，反应的离子方程式为Mn+Ni²⁺=Mn²⁺+Ni，
故答案为：Mn+Ni²⁺=Mn²⁺+Ni；
（5）①加入稀硫酸的作用是增大SO₄^2-的浓度，沉淀溶解平衡逆向进行，使MnSO₄和MgSO₄的溶解度下降，便于结晶析出，
故答案为：增大SO₄^2-的浓度，使MnSO₄和MgSO₄的溶解度下降，便于结晶析出；
 ②图象中溶解度变化趋势判断，结晶与过滤过程中，体系温度均应维持在70°C，硫酸镁溶解度最大，此时硫酸锰溶解度小便于析出硫酸锰晶体，
故答案为：70；
（6）过程中存在定量关系：
MnSO₄～MnO（OH）₂～2KI～I₂～$\frac{1}{2}$O₂～2S₂O₃^2-，
                                                   0.5              2
                                                    n          amol/L×V×10^-3L
n=0.25aV×10^-3mol，
100mL水样溶解氧含量=$\frac{aV}{400}$ mol•L^-1 ，
故答案为：$\frac{aV}{400}$．

点评 本题考查了物质组成、物质含量测定、混合物分离提纯、溶度积常数计算，主要是反应现象和定量关系的计算，掌握基础是解题关键，题目难度中等．