Question

【題目】馬日夫鹽[Mn(H2PO4)2·2H2O]在國(guó)防工業(yè)中常用作各種武器的潤(rùn)滑層和防護(hù)層。以軟錳礦(主要成分為MnO2及少量的FeO、Al2O3和SiO2)為原料制備馬日夫鹽的主要工藝流程如圖：

（1）“漫錳”時(shí)為了提高浸取率，可采取的措施有_________(任寫(xiě)出一條)；在步驟一中，如果SO2氣體中混有空氣，測(cè)得反應(yīng)液中Mn2+、SO42-的濃度隨反應(yīng)時(shí)間t變化如圖，產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因是_______________；

（2）關(guān)于“步驟二”的說(shuō)法正確的是_________ ；

A．為提高萃取率和產(chǎn)品產(chǎn)量，實(shí)驗(yàn)時(shí)分多次萃取并合并萃取液

B．溶液中加入萃取劑Y，轉(zhuǎn)移至分液漏斗中。塞上玻璃塞，如圖用力振搖

C．經(jīng)幾次振據(jù)并放氣后，手持分液漏斗靜置待液體分層

D．分液時(shí)，將分液濕斗上的玻璃塞打開(kāi)或使塞上的四槽對(duì)準(zhǔn)漏4口上的小孔，打開(kāi)旋塞，待油水界面與旋塞上口相切，關(guān)閉旋塞后再?gòu)纳峡诘钩錾蠈右后w

（3）已知幾種離子開(kāi)始沉淀和完全沉淀時(shí)的pH如下表所示：

離子	開(kāi)始沉淀時(shí)的pH	完全沉淀時(shí)的pH
Fe2+	7.6	9.7
Fe3+	2.7	3.7
Al3+	3.8	4.7
Mn2+	8.3	9.8

濾渣X的化學(xué)式為_____，步驟三時(shí)，pH值應(yīng)調(diào)到的范圍是________________；

（4）步驟四時(shí)，將Na2CO3溶液逐漸加入錳鹽溶液中；若顛倒滴加順序可能會(huì)生成__________已知Ksp(MnCO3)=2.24×10-11，加入飽和Na2CO3溶液使Mn2+恰好沉淀完全后.溶液中c(CO32-)=________；

（5）步驟五產(chǎn)生馬日夫鹽晶體的化學(xué)反應(yīng)方程式為___________________。

Answer 1

【答案】適當(dāng)升溫、適當(dāng)增大硫酸濃度、攪拌 Mn2+為SO2(或H2SO3)與O2反應(yīng)的催化劑 AD Al(OH)3 4.7≤pH<8.3或[4.7,8.3） Mn(OH)2 2.2410-6molL-1 MnCO3+2H3PO4+H2O=Mn(H2PO4)22H2O+CO2↑

【解析】

軟錳礦(主要成分為MnO2及少量的FeO、Al2O3和SiO2)加入稀硫酸溶解部分金屬氧化物，通入二氧化硫進(jìn)行步驟一“浸錳”操作，二氧化硫與MnO2發(fā)生氧化還原，將二氧化錳轉(zhuǎn)換為Mn2+，步驟一過(guò)濾，濾渣是SiO2。步驟二加入有機(jī)萃取劑萃取Fe3+，有機(jī)相中含有Fe3+經(jīng)過(guò)分液除去，步驟三對(duì)無(wú)機(jī)相進(jìn)行調(diào)節(jié)pH值，使Al3+沉淀完全的同時(shí)不影響Mn2+，則調(diào)節(jié)pH范圍是大于等于4.7小于8.3，然后進(jìn)行過(guò)濾，濾渣X為Al(OH)3，往濾液中加入Na2CO3溶液進(jìn)行“沉錳”操作，得到碳酸錳固體，加入磷酸進(jìn)行酸溶可以得到馬日夫鹽Mn(H2PO4)2·2H2O。

（1）提高浸取率，一般可以適當(dāng)增大酸的濃度、適當(dāng)提高反應(yīng)溫度、攪拌等；步驟一中通入SO2與軟錳礦中MnO2發(fā)生氧化還原，將MnO2轉(zhuǎn)換為Mn2+，將SO2轉(zhuǎn)化為SO42-，隨著二氧化硫通入量增加，Mn2+和SO42-同等程度增大。若SO2氣體中混有空氣，空氣中的氧氣可以作氧化劑，代替MnO2，根據(jù)濃度時(shí)間變化圖，開(kāi)始一段時(shí)間化學(xué)反應(yīng)速率較慢，Mn2+和SO42-濃度同等程度略有增大，說(shuō)明氧氣幾乎沒(méi)反應(yīng)，在2h后SO42-濃度明顯增大，此時(shí)Mn2+保持平緩，說(shuō)明在此過(guò)程發(fā)生SO2和空氣中氧氣的氧化還原反應(yīng)，且Mn2+作催化劑；

（2）利用物質(zhì)在兩種互不相溶的溶劑中溶解度的不同，式物質(zhì)從一種溶劑內(nèi)轉(zhuǎn)移到另外一種溶劑中。物質(zhì)在兩種溶劑中有著不同的溶解度，稱(chēng)為分配定律。需要經(jīng)過(guò)反復(fù)多次萃取，才可以提高萃取率和產(chǎn)品產(chǎn)率，故A項(xiàng)實(shí)驗(yàn)時(shí)分多次萃取并合并萃取液說(shuō)法是正確的；萃取分液的操作如下：1.檢查分液漏斗是否漏水；2.在分液漏斗中先裝入溶液再加入萃取劑Y；3.振蕩搖勻：塞上玻璃塞，右手拇指壓住瓶塞，左手按住分液漏斗的活塞，保證不漏液，做倒轉(zhuǎn)振蕩，讓兩種液體充分混合，過(guò)程中壓強(qiáng)增大，通過(guò)活塞放氣。故B說(shuō)法錯(cuò)誤；4.將分液漏斗放置在鐵架臺(tái)上靜置分層，C項(xiàng)說(shuō)法錯(cuò)誤；5.分液：將分液濕斗上的玻璃塞打開(kāi)或使塞上的四槽對(duì)準(zhǔn)漏4口上的小孔，打開(kāi)旋塞，待油水界面與旋塞上口相切，關(guān)閉旋塞后再?gòu)纳峡诘钩錾蠈右后w，分液完成，故D項(xiàng)說(shuō)法正確；故選AD。

（3）通過(guò)分析可知，濾渣X為Al(OH)3；由離子開(kāi)始沉淀和沉淀完全的pH表格可得，使Al3+沉淀完全，pH應(yīng)大于等于4.7，但同時(shí)不影響Mn2+，不能使Mn2+沉淀，pH應(yīng)小于8.3，故在步驟三pH應(yīng)調(diào)到的范圍是4.7≤pH<8.3或[4.7,8.3）；

（4）步驟四時(shí)，若將Mn2+溶液滴加到Na2CO3溶液中，Na2CO3溶液顯堿性，使得Mn2+沉淀生成Mn(OH)2；加入飽和Na2CO3溶液使Mn2+恰好沉淀完全生成MnCO3，溶液中存在碳酸錳的沉淀溶解平衡Ksp(MnCO3)=c（Mn2+）·c（CO32-），Mn2+恰好沉淀完全指的是c（Mn2+）=1.0×10-5，故溶液中c(CO32-)=；

（5）步驟五得到的MnCO3用磷酸進(jìn)行酸溶，通過(guò)主要主要產(chǎn)物的分析，該反應(yīng)沒(méi)有化合價(jià)變化，不屬于氧化還原，碳酸錳中的碳酸根在酸性環(huán)境下轉(zhuǎn)化為二氧化碳，故產(chǎn)生馬日夫鹽晶體的化學(xué)反應(yīng)方程式為：MnCO3+2H3PO4+H2O=Mn(H2PO4)22H2O+CO2↑。