Question

19．軟錳礦的主要成分是MnO₂，其懸濁液可吸收煙氣中SO₂，所得酸性浸出液又可用于制備高純硫酸錳，其一種工藝流程如圖1所示．回答下列問題：
（1）軟錳礦懸濁液吸收SO₂的過程中，SO₂體現(xiàn)了還原  性．
（2）“氧化劑”發(fā)生反應的離子方程式為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“中和劑“可以是C（填標號）
A．Al₂O₃  B．H₂SO₄    C．MgO    D．MnO₂
②溶液的pH應不低于4.3（離子濃度小于1×10^-5mol•L^-1時，即可認為該離子沉淀完全）
③不采用“水解沉淀“除Ni²⁺的原因是Ni²⁺完全沉淀的pH與Mn²⁺比較相近，不利于兩者分離．
（4）“置換”中發(fā)生反應的離子方程式為Mn+Ni²⁺=Mn²⁺+Ni．
（5）“結晶分離”中的部分物質的溶解度曲線如圖2．
①加入稀硫酸的作用是增大SO₄^2-的濃度，使MnSO₄和MgSO₄的溶解度下降，便于結晶析出（結合平衡移動原理解釋）．
②結晶與過濾過程中，體系溫度均應維持在70℃（填“27”、“60”或“70”）．
（6）高純硫酸錳可用于水中溶解氧含量的測定，步驟如下：
步驟1：水中的氧氣在堿性溶液中將MnSO₄氧化為Mn（OH）₂．
步驟2：在酸性條件下，加入KI將生成的MnO（OH）₂再還原成Mn²⁺．
步驟3：用Na₂S₂O₃標準溶液滴定步驟2中生成的I₂（2S₂O₃^2-+I₂═2I^-+S₄O₆^2-）．
取某水樣100mL，按上述測定步驟滴定，消耗a mol•L^-1NaS₂O₃標準溶液VmL，該水樣溶解氧含量為$\frac{aV}{400}$ mol•L^-1．

Answer 1

分析 （1）軟錳礦的主要成分是MnO₂，其懸濁液可吸收煙氣中SO₂，二氧化硫被二氧化錳氧化為硫酸；
（2）“氧化劑”發(fā)生反應是利用二氧化錳氧化亞鐵離子為鐵離子，二氧化錳被還原為錳離子；
（3）①中和劑是調節(jié)溶液PH除去鐵離子、鋁離子等雜質離子，且不引入新的雜質；
②K_sp[Al（OH） ₃]=1.0×10^-34；K_rp[Fe（OH） ₃]=2.6×10^-30；保證鋁離子沉淀，鐵離子全部沉淀，結合溶度積常數(shù)計算，離子濃度小于1×10^-5mol•L^-1時，即可認為該離子沉淀完全；
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與Mn²⁺比較相近；
（4）“置換”中發(fā)生反應是錳置換鎳；
（5）①加入稀硫酸的作用是增大硫酸根離子濃度減少硫酸錳和硫酸鎂的溶解性；
②結晶與過濾過程中，體系溫度均應維持在硫酸鎂溶解度最大，此時硫酸錳溶解度小便于析出硫酸錳晶體；
（6）MnSO₄～MnO（OH）₂～2KI～I₂～$\frac{1}{2}$O₂～2S₂O₃^2-，結合定量關系計算．

解答 解：（1）軟錳礦懸濁液吸收SO₂的過程中，SO₂體現(xiàn)了還原性，
故答案為：還原；
（2）“氧化劑”發(fā)生反應是利用二氧化錳氧化亞鐵離子為鐵離子，二氧化錳被還原為錳離子，反應的離子方程式為：MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O；
（3）①中和劑是調節(jié)溶液PH除去雜質離子，且不引入新的雜質，
A．Al₂O₃  若和酸反應會引入鋁離子雜質，故A錯誤；
B．H₂SO₄    加入后不能調節(jié)溶液PH，且引入新的雜質，故B錯誤；
C．MgO 加入和酸反應能調節(jié)溶液PH且不引入新的雜質，故C正確；   
D．MnO₂ 不能和稀酸反應，故D錯誤；
故答案為：C；
②K_sp[Al（OH） ₃]=1.0×10^-34；K_rp[Fe（OH） ₃]=2.6×10^-30；比較溶度積可知，鋁離子全部沉淀，鐵離子已全部沉淀，結合氫氧化鋁溶度積常數(shù)可知，
K_sp[Al（OH） ₃]=1.0×10^-34=c（Al³⁺）c³（OH^-），計算得到c（OH^-）=$1{0}^{-\frac{29}{3}}$，c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{c（O{H}^{-}）}$=$1{0}^{\frac{13}{3}}$，PH=4.3，
故答案為：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與Mn²⁺比較相近不采用“水解沉淀“除Ni²⁺，
故答案為：Ni²⁺完全沉淀的pH與Mn²⁺比較相近，不利于兩者分離；
（4）“置換”中發(fā)生反應是錳置換鎳，反應的離子方程式為Mn+Ni²⁺=Mn²⁺+Ni，
故答案為：Mn+Ni²⁺=Mn²⁺+Ni；
（5）①加入稀硫酸的作用是增大SO₄^2-的濃度，沉淀溶解平衡逆向進行，使MnSO₄和MgSO₄的溶解度下降，便于結晶析出，
故答案為：增大SO₄^2-的濃度，使MnSO₄和MgSO₄的溶解度下降，便于結晶析出；
 ②圖象中溶解度變化趨勢判斷，結晶與過濾過程中，體系溫度均應維持在70°C，硫酸鎂溶解度最大，此時硫酸錳溶解度小便于析出硫酸錳晶體，
故答案為：70；
（6）過程中存在定量關系：
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水樣溶解氧含量=$\frac{aV}{400}$ mol•L^-1 ，
故答案為：$\frac{aV}{400}$．

點評 本題考查了物質組成、物質含量測定、混合物分離提純、溶度積常數(shù)計算，主要是反應現(xiàn)象和定量關系的計算，掌握基礎是解題關鍵，題目難度中等．