Question

【題目】(2015·江蘇化學(xué)，18，12分)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)質(zhì)量為17.40 g純凈MnO2最多能氧化________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＋(使其濃度均小于1×10－6 mol·L－1)，需調(diào)節(jié)溶液pH范圍為________。

(3)如圖可以看出，從MnSO4和MgSO4混合溶液中結(jié)晶MnSO4·H2O晶體，需控制的結(jié)晶溫度范圍為________________________。

(4)準(zhǔn)確稱取0.171 0 g MnSO4·H2O樣品置于錐形瓶中加入適量H3PO4和NH4NO3溶液，加熱使Mn2＋全部氧化成Mn3＋，用c(Fe2＋)＝0.050 0 mol·L－1的標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(滴定過程中Mn3＋被還原為Mn2＋)，消耗Fe2＋溶液20.00 mL。計算MnSO4·H2O樣品的純度(請給出計算過程)。

Answer 1

【答案】（1）4．48；（2）5．0<pH<7．1；（3）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=20．00×10－3×0．0500mol=1．00×10－3mol，根據(jù)Mn元素守恒，m（MnSO4·H2O）=1．00×10－3×169g=0．169g，純度是：0．169/0．1710×100%=98．8%。

【解析】（1）根據(jù)反應(yīng)方程式，n(SO2)=n(MnO2)=17．4/87mol=0．2mol，合0．2×22．4L=4．48L；（2）制備MnSO4，再根據(jù)信息，pH小于7．1，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，得出：c(OH－)=1×10－9mol·L－1，c(H＋)=Kw/c(OH－)=10－5，pH=5，同理計算出Fe(OH)3完全變成沉淀時，pH約為3．5，故范圍是：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；（4）根據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子守恒：n(Mn3＋)×1=n(Fe2＋)×1=20．00×10－3×0．0500mol=1．00×10－3mol，根據(jù)Mn元素守恒，m（MnSO4·H2O）=1．00×10－3×169g=0．169g，純度是：0．169/0．1710×100%=98．8%。