Question

14．稱取含MnO-Cr₂O₃的礦石2.0000g，以Na₂O₂熔融后，經(jīng)過浸取、煮沸，除去過氧化合物后得到含MnO₄^2-和CrO₄^2-的溶液．酸化溶液，過濾除去MnO₂，濾液及洗滌液以50.00mL0.1000mol•L^-1FeSO₄溶液處理．過量的FeSO₄用0.01000mol•L^-1KMnO₄溶液滴定，終點時消耗18.40mL．MnO₂沉淀用10.00mL0.1000mol•L^-1FeSO₄酸性溶液處理，過量的FeSO₄以0.01000mol•L^-1KMnO₄溶液滴定，終點時消耗8.24mL．
寫出酸化溶液和滴定過程所涉及的所有化學(xué)反應(yīng)方程式，并計算礦石中MnO和Cr₂O₃的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)．[Mr（MnO）=70.94；Mr（Cr₂O₃）=151.9]．

Answer 1

分析 以Na₂O₂熔融后，經(jīng)過浸取、煮沸，除去過氧化合物后得到含MnO₄^2-和CrO₄^2-的溶液．酸化發(fā)生3MnO₄^2-+4H⁺=MnO₂+2MnO₄^-+2H₂O、2CrO₄^2-+2H⁺=Cr₂O₇^2-+H₂O，滴定時發(fā)生MnO₄^-+8H⁺+5Fe²⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O、4H⁺+MnO₂+2Fe²⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O、6H⁺+Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+2H₂O，結(jié)合3MnO～3MnO₄^2-～2MnO₄^-～5Fe²⁺、Cr₂O₃～Cr₂O₇^2-～6Fe²⁺計算．

解答 解：以Na₂O₂熔融后，經(jīng)過浸取、煮沸，除去過氧化合物后得到含MnO₄^2-和CrO₄^2-的溶液．酸化發(fā)生3MnO₄^2-+4H⁺=MnO₂+2MnO₄^-+2H₂O、2CrO₄^2-+2H⁺=Cr₂O₇^2-+H₂O，滴定時發(fā)生MnO₄^-+8H⁺+5Fe²⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O、4H⁺+MnO₂+2Fe²⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O、6H⁺+Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+2H₂O，
由3MnO～3MnO₄^2-～2MnO₄^-～10Fe²⁺可知，n（MnO）=$\frac{3}{2}$n（MnO₄^-）、n（Fe²⁺）=5（MnO₄^-），
則w（MnO）=$\frac{\frac{3}{2}[n（F{e}^{2+}）-5n（KMn{O}_{4}）]×M（MnO）}{礦石質(zhì)量}$=$\frac{\frac{3}{2}[0.1mol/L×0.01L-5×0.01mol/L×0.0824L]×70.93g/mol}{2.0000g}$×100%=3.13%，

由Cr₂O₃～Cr₂O₇^2-～6Fe²⁺可知，n（Cr₂O₃）=$\frac{1}{6}$n（Fe²⁺），w（Cr₂O₃）=$\frac{\frac{1}{6}\{[n（F{e}^{2+}）-5n（KMn{O}_{4}）]-\frac{2}{3}n（MnO）×5\}}{礦石質(zhì)量}$×M（Cr₂O₃）×100%=$\frac{\frac{1}{6}\{[0.1×0.05-5×0.01×0.184]-（0.1×0.01-5×0.01×0.00824）×5\}×151.99}{2.00}$×100%=1.44%，
答：酸化的反應(yīng)為3MnO₄^2-+4H⁺=MnO₂+2MnO₄^-+2H₂O、2CrO₄^2-+2H⁺=Cr₂O₇^2-+H₂O，滴定涉及的反應(yīng)為MnO₄^-+8H⁺+5Fe²⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O、4H⁺+MnO₂+2Fe²⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O、6H⁺+Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+2H₂O，礦石中MnO和Cr₂O₃的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)分別為3.13%、1.44%．

點評 本題考查氧化還原反應(yīng)滴定的計算，把握發(fā)生的反應(yīng)及反應(yīng)中的物質(zhì)的量關(guān)系為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與計算能力的綜合考查，題目難度較大，為2004年博士研究生入學(xué)考試題．