Question

10．工業(yè)上用軟錳礦（主要成分MnO₂，雜質(zhì)金屬元素Fe、Al等） 制備MnSO₄•H₂O 的一種工藝流程如圖1

已知：
1．浸出過程中發(fā)生的主要反應(yīng)化學(xué)方程式為：MnO₂+SO₂=MnSO₄
2．浸出液中陽離子主要有Mn²⁺、Fe²⁺、Al³⁺等
回答下列問題：
（1）物質(zhì)X最好選用 b
a．鹽酸b．硫酸c．硝酸
（2）酸浸時SO₂的吸收效率與pH、溫度的關(guān)系如圖2所示，為提高SO₂的吸收效率，酸浸適宜的條件是pH控制在3左右、溫度控制在40℃左右
（3）流程中“氧化”步驟主要反應(yīng)的離子方程式是 MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O
（4）加入石灰漿調(diào)節(jié)pH，可將氧化后的浸出液中Fe³⁺、Al³⁺形成氫氧化物除去．檢驗Fe³⁺是否除盡的最佳方法是 取上層清液少許，向其中滴加少許KSCN溶液，若溶液未出現(xiàn)血紅色，則Fe³⁺除盡．
（5）用MnSO₄可測定水中溶解氧，方法是：取100mL 水樣，迅速加入足量MnSO₄溶液及含有NaOH的KI溶液，立即塞上塞子、振蕩，使之充分反應(yīng)；打開塞子，迅速加入適量的稀硫酸，此時有I₂生成；再用5.00×10^-3mol•L^-1Na₂S₂O₃溶液和I₂反應(yīng)，當(dāng)消耗Na₂S₂O₃溶液 12.0mL時反應(yīng)完全．有關(guān)化學(xué)反應(yīng)方程式如下：
①2Mn²⁺+O₂+4OH^-=2MnO（OH）₂（反應(yīng)很快）；
②MnO（OH）₂+2I^-+4H⁺=Mn²⁺+I₂+3H₂O；
③I₂+2S₂O₃^2-=S₄O₆^2-+2I^-．
計算水樣中溶解氧的濃度（以mg•L^-1為單位）4.80mg．L^-1．

Answer 1

分析 由流程可知，軟錳礦的主要成分為MnO₂，雜質(zhì)金屬元素Fe、Al等，加硫酸溶解后，發(fā)生SO₂+MnO₂═MnSO₄，浸出液中陽離子主要有Mn²⁺、Fe²⁺、Al³⁺等，氧化”步驟發(fā)生MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O，加入石灰漿調(diào)節(jié)pH，調(diào)節(jié)pH在3左右、溫度控制在40℃左右，鐵離子、鋁離子轉(zhuǎn)化為沉淀，過濾后，濾液蒸發(fā)濃縮、趁熱過濾（防止低溫MnSO₄•H₂O溶解而減少）制備MnSO₄•H₂O．
（1）加硫酸不引入新雜質(zhì)；
（2）提高SO₂的吸收效率，結(jié)合圖可知需要的pH、溫度；
（3）發(fā)生氧化還原反應(yīng)，Mn元素的化合價降低，F(xiàn)e元素的化合價升高；
（4）鐵離子遇KSCN溶液為血紅色；
（5）由①2Mn²⁺+O₂+4OH^-=2MnO（OH）₂（反應(yīng)很快）、②MnO（OH）₂+2I^-+4H⁺=Mn²⁺+I₂+3H₂O、③I₂+2S₂O₃^2-=S₄O₆^2-+2I^-可知存在O₂～4 S₂O₃^2-，以此計算．

解答 解：（1）物質(zhì)X最好選用硫酸，不引入雜質(zhì)，故答案為：b；
（2）由圖可知，提高SO₂的吸收效率，酸浸適宜的條件為pH控制在3左右、溫度控制在40℃左右，
故答案為：pH控制在3左右、溫度控制在40℃左右；
（3）流程中“氧化”步驟主要反應(yīng)的離子方程式是MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O；
（4）檢驗Fe³⁺是否除盡的最佳方法是取上層清液少許，向其中滴加少許KSCN溶液，若溶液未出現(xiàn)血紅色，則Fe³⁺除盡，
故答案為：取上層清液少許，向其中滴加少許KSCN溶液，若溶液未出現(xiàn)血紅色，則Fe³⁺除盡；
（5）n（S₂O₃^2-）=5.00×10^-3mol•L^-1×12.0 mL=6.00×10^-5 mol，
      O₂～4 S₂O₃^2-
      1          4 
n（O₂）        6.00×10^-5 mol
n（O₂）=$\frac{1×6.00×1{0}^{-5}mol}{4}$=1.50×10^-5 mol，
水樣中溶解氧的濃度為$\frac{1.5×1{0}^{-5}mol×32g/mol×1000mg/g}{0.1L}$=4.80 mg•L^-1，
故答案為：4.80．

點評 本題考查物質(zhì)的制備實驗，為高頻考點，把握制備原理、發(fā)生的反應(yīng)、實驗技能為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與實驗?zāi)芰Φ目疾�，注意氧化還原反應(yīng)及關(guān)系法計算的應(yīng)用，題目難度不大．