Question

【題目】錳及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科技領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。

Ⅰ．溶液中的Mn2+可被酸性（NH4）2S2O8溶液氧化為MnO4-，該方法可用于檢驗(yàn)Mn2+。

（1）用酸性（NH4）2S2O8溶液檢驗(yàn)Mn2+時(shí)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為________________________。

（2）該反應(yīng)的離子方程式為_____________________。

（3）（NH4）2S2O8可視為由兩分子琉酸縮合所得，若硫酸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為，則H2S2O8的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為 ________________。

Ⅱ．實(shí)驗(yàn)室用含錳廢料（主要成分為MnO2，還含有少量Al2O3、MgO、SiO2）為原料制備Mn的工藝流程如下圖所示。

已知：①部分難溶物的溶度積常數(shù)如下表所示。

難溶物	Fe（OH）3	Al（OH）3	Mg（OH）2	Mn（OH）2
溶度積常數(shù)	4.0×10-38	1.0×10-33	1.8×10-11	1.8×10-13

②當(dāng)溶液中離子濃度≤1.0×10-5mol L-1時(shí)，可認(rèn)為該離子沉淀完全。

（1）“酸浸”時(shí)，MnO2將Fe氧化為Fe3+，該反應(yīng)的離子方程式為________________________；該過(guò)程中浸出時(shí)間和液固比對(duì)錳浸出率的影響分別如下圖所示。

則適宜的浸出時(shí)間和液固比分別為____________、____________。

（2）若“酸浸”后所得濾液中c（Mn2+）=0.18molL-1，則應(yīng)“調(diào)pH”的范圍為________________________。

（3）“煅燒”反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為__________。“還原”時(shí)發(fā)生的置換反應(yīng)在化學(xué)上又叫作__________。

Answer 1

【答案】溶液由無(wú)色變?yōu)樽霞t色 5S2O82-+2Mn2++8H2O=2MnO4-+10SO42-+16H+ 3MnO2+2Fe+12H+=3Mn2++2Fe3++6H2O 60min 3:1 ≤pH＜8 1:2 鋁熱反應(yīng)

【解析】

Ⅱ.用硫酸浸取中，只有SiO2不與硫酸反應(yīng)，濾渣中有SiO2。根據(jù)后面的流程中中間產(chǎn)物為MnCO3，則Fe的作用就是為了將錳的化合價(jià)從+4還原到+2，濾渣1中還包括了過(guò)量的鐵粉。調(diào)節(jié)pH沉淀鐵離子和鋁離子，加入NaF沉淀鎂離子，加入碳酸氫銨沉淀錳，生成碳酸錳，在空氣中煅燒被氧氣氧化為MnO2，經(jīng)過(guò)鋁熱反應(yīng)得到錳單質(zhì)。

Ⅰ.（1）溶液中的Mn2+轉(zhuǎn)化為MnO4-時(shí)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為溶液由無(wú)色變?yōu)樽霞t色。答案為溶液由無(wú)色變?yōu)樽霞t色；

（2）Mn2+被酸性（NH4）2S2O8溶液氧化為MnO4-，還原產(chǎn)物應(yīng)為SO42-，反應(yīng)的離子方程式為5S2O82-+2Mn2+ +8H2O==2MnO4-+10SO42-+16H+。答案為5S2O82-+2Mn2++8H2O=2MnO4-+10SO42-+16H+；

（3）H2S2O8可視為由兩分子硫酸縮合所得，硫酸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為，則H2S2O8的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為。答案為；

Ⅱ.（1）由題中信息可知，“酸浸”時(shí)，MnO2在酸性介質(zhì)中將Fe氧化為Fe3+，本身被還原為Mn2+，該反應(yīng)的離子方程式為 3MnO2+2Fe+12H+=3Mn2++2Fe3++6H2O；由圖甲可知，適宜的浸出時(shí)間為60min，由圖乙可知，適宜的液同比為3:1。答案為3MnO2+2Fe+12H+=3Mn2++2Fe3++6H2O 60min 3:1；

（2）由流程圖中信息知，“調(diào)pH”的目的是使Fe3+和A13+沉淀完全，而Mn2+不沉淀，根據(jù)Ksp[A1（OH）3]= 1.0×10-33，,Ksp[Fe（OH）3] = 4.0×10-38可知，Al3+沉淀完全時(shí)Fe3+已沉淀完全，Al（OH）3恰好完全沉淀時(shí)的pH為-lg，Mn2+開(kāi)始沉淀時(shí)的pH為-lg=8，則“調(diào)pH”的范圍為≤pH＜8。答案為≤pH＜8；

（3）根據(jù)信息知，“煅燒”時(shí)，空氣中的O2將MnCO3氧 化為MnO2，根據(jù)得失電子守恒可得關(guān)系式O2 2MnCO3，即氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1:2。“還原”時(shí)發(fā)生鋁粉與高熔點(diǎn)金屬氧化物的反應(yīng)，又稱(chēng)鋁熱反應(yīng)。答案為1:2 鋁熱反應(yīng)。