Question

【題目】2017年我國(guó)承建全球首艘深海采礦船，具2500米深海作業(yè)能力，對(duì)未來深海礦產(chǎn)資源的開發(fā)具有重要戰(zhàn)略價(jià)值。海洋深處有豐富的錳結(jié)核礦(主要成分為MnO2，含少量Fe、Al等雜質(zhì)元素)，利用錳結(jié)核礦可以制備高純碳酸錳，請(qǐng)回答下列有關(guān)問題:

（1）寫出用MnO2和濃鹽酸制取氯氣的化學(xué)方程式________________。

（2）MnO2與過氧化氫的反應(yīng)十分復(fù)雜。在酸性條件下，MnO2可以被H2O2還原成Mn2+，但H2O2又有氧化性，有研究表明，H2O2溶液的氧化性是HO2-所致。其他條件相同時(shí)，研究不同初始pH條件下H2O2溶液的漂白效果，結(jié)果如圖所示:

①寫出MnO2在酸性條件下與H2O2反應(yīng)的離子方程式____________。

②由圖可得到的結(jié)論是_________，結(jié)合平衡移動(dòng)原理簡(jiǎn)述理由:__________。

（3）利用錳結(jié)核礦在實(shí)驗(yàn)室制備高純碳酸錳的流程如下：

①可用SO2代替植物粉，植物粉的作用是___________。

②使用碳酸錳調(diào)pH的優(yōu)勢(shì)是___________。

③加入NH4HCO3時(shí)，溫度要控制在35℃以下，其目的是___________。

（4）在廢水處理中常用H2S將Mn2+轉(zhuǎn)化為MnS除去，向含有0.020mo/LMn2+的廢水中通入一定量的H2S氣體，調(diào)節(jié)溶液的pH，當(dāng)c(HS-)=1.0×10-4mol/L時(shí)，Mn2+開始沉淀，則此時(shí)溶液的pH=______。[已知:Ksp(MnS)=1.4×10-15；H2S的電離常數(shù)K1=1.3×10-7，K2=7.0×10-15]

Answer 1

【答案】 MnO2+4HCl(濃)=MnCl2+Cl2↑+2H2O MnO2+2H++H2O2=Mn2++2H2O+O2↑ 其他條件相同時(shí)，初始pH越大染料脫色率越高，即H2O2的漂白效果越好 pH增大，c(OH-)增大，促使H2O2===HO2-+H+正向移動(dòng)，c(HO2-)增大，漂白效果越好 作還原劑 不引入新雜質(zhì) 減少碳酸璽被分解，提高原料利用率 5

【解析】(1)MnO2和濃鹽酸加熱反應(yīng)得到氯化錳、氯氣和水，化學(xué)方程式MnO2+4HCl(濃)=MnCl2+Cl2↑+2H2O；正確答案：MnO2+4HCl(濃)=MnCl2+Cl2↑+2H2O。

(2)①根據(jù)題給信息可知MnO2在酸性條件下與H2O2反應(yīng)，MnO2被還原為錳離子，H2O2被氧化為氧氣，反應(yīng)的離子方程式：MnO2+2H++H2O2=Mn2++2H2O+O2↑；正確答案：MnO2+2H++H2O2=Mn2++2H2O+O2↑。

②根據(jù)圖像可知：其他條件相同時(shí)，初始pH越大染料脫色率越高，即H2O2的漂白效果越好；原因：pH增大，c(OH-)增大，促使H2O2HO2-+H+正向移動(dòng)，c(HO2-)增大，漂白效果越好；正確答案：其他條件相同時(shí)，初始pH越大染料脫色率越高，即H2O2的漂白效果越好；pH增大，c(OH-)增大，促使H2O2HO2-+H+正向移動(dòng)，c(HO2-)增大，漂白效果越好。

(3) ①根據(jù)流程可知，二氧化錳中+4價(jià)錳變?yōu)樘妓徨i中+2價(jià)錳，發(fā)生還原反應(yīng)，植物粉起到還原劑的作用，可用SO2代替植物粉，植物粉的作用是作還原劑，正確答案：作還原劑。

②碳酸錳不溶于水，能夠與酸反應(yīng)，調(diào)節(jié)溶液的pH，不引入新的雜質(zhì)；正確答案：不引入新的雜質(zhì)。

③NH4HCO3在溫度較高時(shí)，易發(fā)生分解，因此在加入NH4HCO3時(shí)，溫度要控制在35℃以下，減少碳酸氫銨的分解，提高原料利用率；正確答案：減少碳酸氫銨的分解，提高原料利用率。

(4) Mn2+開始沉淀時(shí)溶液中硫離子濃度是1.4×1015÷0.020 mol·L1＝7.0×1014 mol/L，根據(jù)K2=7.0×1015，可知溶液中氫離子濃度是，所以pH=5；正確答案：5。