Question

11．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 的一種工藝流程如下：

已知：浸出液中陽(yáng)離子主要有Mn²⁺、Fe²⁺、Al³⁺等，浸出過程中發(fā)生的主要反應(yīng)化學(xué)方程式為：MnO₂+SO₂=MnSO₄．
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(shí)SO₂的吸收效率與pH、溫度的關(guān)系如下圖所示，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(yàn)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(cè)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(shí)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(shí)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(jì)算水樣中溶解氧的濃度（以mg•L^-1為單位），寫出計(jì)算過程．由題意可知n（S₂O₃^2-）=5.00×10^-3mol•L^-1 ×12.0 mL=6.00×10^-5 mol，根據(jù)反應(yīng)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^-，可得關(guān)系式：
O₂ ～4 S₂O₃^2-，
1 mol 4 mol
n（O₂） 6.00×10^-5 mol
n（O₂）=1.50×10^-5 mol
所以水樣中溶解氧的濃度=1.50×10^-5 mol×32 g•mol^-1÷100mL=4.80 mg•L^-1，
答：水樣中溶解氧的濃度為4.80 mg•L^-1

Answer 1

分析 由流程可知，軟錳礦主要成分MnO₂，雜質(zhì)金屬元素Fe、Al等，制備MnSO₄•H₂O，可以加硫酸溶解后，得到浸出液中陽(yáng)離子主要有Mn²⁺、Fe²⁺、Al³⁺等，加入二氧化錳，將亞鐵離子氧化成鐵離子，調(diào)節(jié)pH，將鐵離子、鋁離子轉(zhuǎn)化為沉淀，則濾渣為Fe（OH）₃、Al（OH）₃，濾液為溶液MnSO₄，經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、趁熱過濾可得MnSO₄•H₂O，
（1）本實(shí)驗(yàn)要制備MnSO₄•H₂O，為了不引入新雜質(zhì)，可以用硫酸溶解；
（2）根據(jù)圖中SO₂的吸收效率最高的點(diǎn)確定酸浸適宜的條件；
（3）流程中“氧化”步驟是用二氧化錳將鐵離子氧化成鐵離子，同時(shí)生成錳離子；
（4）檢驗(yàn)Fe³⁺可以用KSCN溶液；
（5）根據(jù)反應(yīng)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^-，可得關(guān)系式O₂～4 S₂O₃^2-，利用關(guān)系式根據(jù)Na₂S₂O₃的物質(zhì)的量可以求得O₂的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算出水樣中溶解氧的濃度．

解答 解：（1）本實(shí)驗(yàn)要制備MnSO₄•H₂O，為了不引入新雜質(zhì)，可以用硫酸溶解，故選b；
（2）根據(jù)圖可知pH為3左右SO₂的吸收率高，溫度為40℃左右SO₂的吸收率高，所以選擇的條件為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”步驟是用二氧化錳將鐵離子氧化成鐵離子，同時(shí)生成錳離子，反應(yīng)主離子方程式為MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O；
（4）檢驗(yàn)Fe³⁺可以用KSCN溶液，所以檢驗(yàn)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）由題意可知n（S₂O₃^2-）=5.00×10^-3mol•L^-1 ×12.0 mL=6.00×10^-5 mol，根據(jù)反應(yīng)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^-，可得關(guān)系式：
O₂ ～4 S₂O₃^2-，
1 mol          4 mol
n（O₂）        6.00×10^-5 mol
n（O₂）=1.50×10^-5 mol 
所以水樣中溶解氧的濃度=1.50×10^-5 mol×32 g•mol^-1÷100mL=4.80 mg•L^-1，
答：水樣中溶解氧的濃度為4.80 mg•L^-1．

點(diǎn)評(píng) 本題考查學(xué)生對(duì)元素及其化合物的主要性質(zhì)的掌握、書寫電極反應(yīng)方程式、閱讀題目獲取新信息能力、對(duì)工藝流程的理解等，難度中等，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)與綜合運(yùn)用知識(shí)、信息分析解決問題能力．