Question

8．軟錳礦（主要成分MnO₂，雜質(zhì)金屬元素Fe、Al、Mg等）的水懸濁液與煙氣中SO₂反應(yīng)可制備MnSO₄•H₂O，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：MnO₂+SO₂=MnSO₄
（1）純度為75%的軟錳礦17.40g最多能氧化3.36　L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）SO₂．
（2）已知：Ksp[Al（OH）₃]=1×10^-33，Ksp[Fe（OH）₃]=3×10^-39，pH=7.1時Mn（OH）₂開始沉淀．室溫下，除去MnSO₄溶液中的Fe³⁺、Al³⁺（使其濃度小于1×10^-6mol•L^-1），需調(diào)節(jié)溶液pH范圍為5.0＜pH＜7.1．
（3）如圖可以看出，從MnSO₄和MgSO₄混合溶液中結(jié)晶MnSO₄•H₂O晶體，需控制結(jié)晶溫度范圍為高于60℃．
（4）準(zhǔn)確稱取0.1800gMnSO₄•H₂O樣品置于錐形瓶中，加入適量H₂PO₄和NH₄NO₃溶液，加熱使Mn²⁺全部氧化成Mn³⁺，用c（Fe²⁺）=0.0500mol•L^-1的標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)（滴定過程中Mn³⁺被還原為Mn²⁺），消耗Fe²⁺溶液20.00mL．計(jì)算MnSO₄•H₂O樣品的純度為94%（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）
（5）實(shí)驗(yàn)室可由軟錳礦（主要成分為MnO₂）制備KMnO₄，方法如下：高溫下使軟錳礦與過量KOH（s）和KClO₃（s）反應(yīng)，生成K₂MnO₄（錳酸鉀）和KCl；用水溶解，濾去殘?jiān)�；酸化濾液，K₂MnO₄轉(zhuǎn)化為MnO₂和KMnO₄；再濾去沉淀MnO₂，濃縮結(jié)晶得到KMnO₄晶體．用軟錳礦制備K₂MnO₄的化學(xué)方程式是：KClO₃+3MnO₂+6KOH$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3K₂MnO₄+KCl+3H₂O．
（6）取300mL 0.2mol/L的KI溶液與一定量的酸性KMnO₄溶液恰好反應(yīng)，生成等物質(zhì)的量的I₂和KIO₃，則消耗KMnO₄的物質(zhì)的量的是0.032mol．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)MnO₂+SO₂=MnSO₄可知，n（SO₂）=n（MnO₂）；
（2）pH=7.1時Mn（OH）₂開始沉淀．室溫下，除去MnSO₄溶液中的Fe³⁺、Al³⁺，結(jié)合Al（OH）₃完全變成沉淀時的pH、Fe（OH）₃完全變成沉淀時的pH分析；
（3）從MnSO₄和MgSO₄混合溶液中結(jié)晶MnSO₄•H₂O晶體，根據(jù)圖上信息，高于60℃以后MnSO₄•H₂O的溶解度減小，而MgSO₄•6H₂O的溶解度增大，因此控制結(jié)晶溫度范圍是高于60℃；
（4）根據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子守恒：n（Mn³⁺）×1=n（Fe²⁺）×1=0.02L×0.0500mol=1.00×10^-3mol，根據(jù)Mn元素守恒，m（MnSO₄•H₂O）=1.00×10^-3mol×169g/mol=0.169g，以此計(jì)算純度；
（5）反應(yīng)物為KOH、KClO₃、MnO₂，生成物為K₂MnO₄（錳酸鉀）和KCl、水，利用質(zhì)量守恒定律書寫反應(yīng)方程式；
（6）n（KI）=0.06mol，與一定量的酸性KMnO₄溶液恰好反應(yīng)，生成等物質(zhì)的量的I₂和KIO₃，則n（I₂）=n（KIO₃）=0.02mol，結(jié)合化合價的變化計(jì)算轉(zhuǎn)移的電子的數(shù)目，可計(jì)算消耗KMnO₄的物質(zhì)的量．

解答 解：（1）根據(jù)MnO₂+SO₂=MnSO₄可知，n（SO₂）=n（MnO₂）=$\frac{17.4g}{87g/mol}$×75%=0.15mol，其體積為0.15mol×22.4L/mol=3.36L，
故答案為：3.36；
（2）pH=7.1時Mn（OH）₂開始沉淀．室溫下，除去MnSO₄溶液中的Fe³⁺、Al³⁺，氫氧化鋁完全變成沉淀時的pH：Ksp[Al（OH）₃]=1×10^-33=c（Al³⁺）×c³（OH^-），c（Al³⁺）=1×10^-6mol•L^-1，解得：c（OH^-）=1×10^-9mol•L^-1，c（H⁺）=1×10^-5mol•L^-1pH=5，同理Fe（OH）₃完全變成沉淀時，pH約為3.5，故pH范圍是：5.0＜pH＜7.1，故答案為：5.0＜pH＜7.1；
（3）從MnSO₄和MgSO₄混合溶液中結(jié)晶MnSO₄•H₂O晶體，根據(jù)圖上信息，高于60℃以后MnSO₄•H₂O的溶解度減小，而MgSO₄•6H₂O的溶解度增大，因此控制結(jié)晶溫度范圍是高于60℃這樣可以得到純凈的MnSO₄•H₂O，故答案為：高于60℃；
（4）根據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子守恒：n（Mn³⁺）×1=n（Fe²⁺）×1=0.02L×0.0500mol=1.00×10^-3mol，根據(jù)Mn元素守恒，m（MnSO₄•H₂O）=1.00×10^-3mol×169g/mol=0.169g，純度為$\frac{0.169g}{0.18g}$×100%=94%，
答：MnSO₄•H₂O樣品的純度為94%；
（5）反應(yīng)物為KOH、KClO₃、MnO₂，生成物為K₂MnO₄（錳酸鉀）和KCl、水，該反應(yīng)為6KOH+KClO₃+3MnO₂═3K₂MnO₄+KCl+3H₂O，
故答案為：6KOH+KClO₃+3MnO₂═3K₂MnO₄+KCl+3H₂O；
（6）n（KI）=0.06mol，與一定量的酸性KMnO₄溶液恰好反應(yīng)，生成等物質(zhì)的量的I₂和KIO₃，則n（I₂）=n（KIO₃）=0.02mol，共失去電子的物質(zhì)的量為2×0.02mol+0.02mol×[5-（-1）]=0.16mol，則消耗KMnO₄的物質(zhì)的量的是$\frac{0.16mol}{7-2}$=0.032mol，
故答案為：0.032．

點(diǎn)評 本題考查氧化還原反應(yīng)有關(guān)計(jì)算，為高頻考點(diǎn)，明確各個物理量之間關(guān)系是解本題關(guān)鍵，注意轉(zhuǎn)移電子守恒的靈活運(yùn)用，題目難度不大．