Question

某礦樣用過量酸溶解并過濾，所得濾液A主要含CO₃^2-、Ni²⁺、SO₄^2-、H⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、OH^-、Mg²⁺、Mn²⁺等九種離子中的七種．將A中含金屬因素進(jìn)行分離以備利用，部分流程如圖所示：

可能用到的有關(guān)數(shù)據(jù)如表：

物質(zhì)	開始沉淀的pH	沉淀完全的pH	Kap（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(jù)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Ⅰ”是MnO₂，步驟①發(fā)生的氧化還原反應(yīng)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（Ni²⁺）=5.5×10^-11mol?L^-1，則c(Mg2+)mm

 

（4）假定步驟①中NaClO恰好反應(yīng)，欲檢查濾液3中的酸根離子，需優(yōu)先檢驗(yàn)

 

（填離子符號）；
（5）為測定該礦樣中鐵因素的含量，取20.0g礦石，按上述流程操作，將

 

（“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Fe²⁺，然后將所得溶液稀釋到100mL，取出20.00mL，用0.1000mol?L^-1KMnO₄溶液滴定，達(dá)到滴定終點(diǎn)時溶液顏色為

 

色，共消耗KMnO₄溶液16.00mL，經(jīng)計(jì)算礦樣中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：礦樣用過量酸溶解并過濾，濾液呈酸性，則一定不含CO₃^2-、OH^-，含有七種離子，則為Ni²⁺、SO₄^2-、H⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、Mg²⁺、Mn²⁺，加入NaClO，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成MnO₂，同時Fe²⁺被氧化生成Fe³⁺，濾液1中含有Ni²⁺、SO₄^2-、H⁺、Fe³⁺、Mg²⁺，加入NaOH調(diào)節(jié)pH=5，由表中數(shù)據(jù)可知生成Fe（OH）₃，為濾渣2，濾液2含有Ni²⁺、SO₄^2-、H⁺、Mg²⁺，加入NaOH調(diào)節(jié)pH=9.5，可生成Mg（OH）₂沉淀，為濾渣3，濾液中含有Ni²⁺、SO₄^2-、Na⁺、Cl^-，以此解答該題．

解答： 解：礦樣用過量酸溶解并過濾，濾液呈酸性，則一定不含CO₃^2-、OH^-，含有七種離子，則為Ni²⁺、SO₄^2-、H⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、Mg²⁺、Mn²⁺，加入NaClO，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成MnO₂，同時Fe²⁺被氧化生成Fe³⁺，濾液1中含有Ni²⁺、SO₄^2-、H⁺、Fe³⁺、Mg²⁺，加入NaOH調(diào)節(jié)pH=5，由表中數(shù)據(jù)可知生成Fe（OH）₃，為濾渣2，濾液2含有Ni²⁺、SO₄^2-、H⁺、Mg²⁺，加入NaOH調(diào)節(jié)pH=9.5，可生成Mg（OH）₂沉淀，為濾渣3，濾液中含有Ni²⁺、SO₄^2-、Na⁺、Cl^-，
（1）由以上分析可知濾液A中不能大量存在的兩種離子是CO₃^2-、OH^-，故答案為：CO₃^2-、OH^-；
（2）加入NaClO，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成MnO₂，同時Fe²⁺被氧化生成Fe³⁺，相關(guān)離子方程式為ClO^-+Mn²⁺+H₂O=MnO₂↓+Cl^-+2H⁺、2H⁺+ClO^-+2Fe²⁺=2Fe³⁺+Cl^-+H₂O，
故答案為：ClO^-+Mn²⁺+H₂O=MnO₂↓+Cl^-+2H⁺、2H⁺+ClO^-+2Fe²⁺=2Fe³⁺+Cl^-+H₂O；
（3）常溫下，某Ni（OH）₂、Mg（OH）₂共沉淀的混合體系中，若c（Ni²⁺）=5.5×10^-11mol?L^-1，則c（OH^-）=

5.5×10-16 5.5×10-11

c（OH）mol/L，
則c（Mg²⁺）=

1.2×10-11

c2(OH-)

=1.2×10^-6mol?L^-1，
故答案為：1.2×10^-6mol?L^-1；
（4）假定步驟①中NaClO恰好反應(yīng)，則濾液3中含有SO₄^2-、Cl^-，欲檢查濾液3中的酸根離子，應(yīng)先檢查SO₄^2-，可加入硝酸鋇，如先檢驗(yàn)Cl^-，加入硝酸銀都生成沉淀，
故答案為：SO₄^2-；
（5）濾渣2為Fe（OH）₃，完全酸溶，再使其中的鐵元素還原為Fe²⁺，然后將所得溶液稀釋到100mL，取出20.00mL，用0.1000I?L^-1KMnO₄溶液滴定，達(dá)到滴定終點(diǎn)時溶液顏色為紫色，發(fā)生5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，
n（KMnO₄）=0.1mol/L×0.006L=6×10^-3mol，
則得MnO₄^-～5Fe²⁺，
    1     5
1.6×10^-3mol  n
n=8×10^-3mol，
則20.0g礦石中含有m（Fe）=8×10^-3mol×

100

20

×56g/mol=2.24g，
礦樣中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

2.24g

20g

×100%=11.2%，
故答案為：濾渣2；紫紅色；11.2%．

點(diǎn)評：本題考查了物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，題目難度中等，涉及了元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算、氧化還原反應(yīng)等知識，試題綜合性較強(qiáng)，充分考查了的學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)計(jì)算能力，是一道質(zhì)量較高的題目．