Question

某礦樣用過量酸溶解并過濾，所得濾液A主要含CO、Ni^2＋、SO、H^＋、Fe^2＋、Fe^3＋、OH^－、Mg^2＋、Mn^2＋等九種離子中的七種。將A中金屬元素進行分離以備利用，部分流程如圖所示：

可能用到的有關數(shù)據如下：

物質	開始沉淀的pH	沉淀完全的pH	Ksp(25 ℃)
Fe(OH)3	2.7	3.7	4.0×10－38
Fe(OH)2	7.6	9.6	8.0×10－16
Ni(OH)2	7.2	9.2	5.5×10－16
Mg(OH)2	9.6	11.1	1.2×10－11

請根據題給信息填空：

(1)濾液A中不能大量存在的兩種離子是________。

(2)已知“濾渣1”是MnO₂，步驟①發(fā)生的氧化還原反應的離子方程式為________。

(3)常溫下，某Ni(OH)₂、Mg(OH)₂共沉淀的混合體系中，若c(Ni^2＋)＝5.5×10^－11 mol·L^－1，則c(Mg^2＋)＝________。

(4)假定步驟①中NaClO恰好反應，欲檢驗濾液3中的酸根離子，需優(yōu)先檢驗________(填離子符號)。

(5)為測定該礦樣中鐵元素的含量，取20.0 g礦石，按上述流程操作，將________(填“濾渣1”、“濾渣2”或“濾渣3”)完全酸溶，再使其中的鐵元素還原為Fe^2＋，然后將所得溶液稀釋到100 mL，取出20.00 mL用0.100 0 mol·L^－1 KMnO₄溶液滴定。達到滴定終點時溶液顏色為________色，共消耗KMnO₄溶液16. 00 mL，經計算礦樣中鐵元素的質量分數(shù)為________。

Answer 1

解析：本題主要考查工藝流程的分析，意在考查考生對工藝流程的分析能力。(1)過量酸處理后，濾液為酸性，故濾液A中不能大量存在CO、OH^－。(2)步驟①加入的NaClO為強氧化性物質，溶液中的Mn^2＋、Fe^2＋均能被氧化，發(fā)生反應的離子方程式為Mn^2＋＋ClO^－＋H₂O===MnO₂↓＋2H^＋＋Cl^－，ClO^－＋2Fe^2＋＋2H^＋===2Fe^3＋＋Cl^－＋H₂O。(3)根據題目所給物質的K_sp數(shù)據知，溶液中的c²(OH^－)＝＝ mol²·L^－2＝1.0×10^－5 mol²·L^－2，故c(Mg^2＋)＝＝ mol·L^－1＝1.2×10^－6 mol·L^－1。(4)通過(1)中離子共存的判斷可知溶液中一定含有SO，通過步驟①可知生成Cl^－，故濾液3中含有酸根離子為SO、Cl^－。應先檢驗SO，使之轉化為BaSO₄沉淀，然后再檢驗Cl^－；若先檢驗Cl^－，則SO與Ag^＋生成微溶的Ag₂SO₄，影響Cl^－的檢驗。(5)步驟②調節(jié)pH＝5，F(xiàn)e^3＋生成Fe(OH)₃沉淀，故濾渣2為Fe(OH)₃，用酸溶解可得Fe^3＋，再使其中的鐵元素還原為Fe^2＋，F(xiàn)e^2＋可被KMnO₄氧化，故達到滴定終點時溶液顏色為紫色。反應的離子方程式為：5Fe^2＋＋MnO＋8H^＋===5Fe^3＋＋Mn^2＋＋4H₂O，所以100 mL溶液中n(Fe^2＋)＝5×5×0.100 0 mol/L×0.016 00 L＝0.04 mol，故礦樣中鐵元素的質量分數(shù)為×100%＝11.2%。

答案：(1)CO、OH^－

(2)ClO^－＋Mn^2＋＋H₂O===MnO₂↓＋Cl^－＋2H^＋，2H^＋＋ClO^－＋2Fe^2＋===2Fe^3＋＋Cl^－＋H₂O

(3)1.2×10^－6 mol·L^－1

(4)SO　(5)濾渣2　紫　11.2%