Question

利用含錳廢水（主要含Mn²⁺、SO₄^2-、H⁺、Fe²⁺、Al³⁺、Cu²⁺）可制備高性能磁性材料碳酸錳（MnCO₃）．其中一種工業(yè)流程如下：

已知某些物質(zhì)完全沉淀的pH如下表：

沉淀物	Fe（OH）3	Al（OH）3	Cu（OH）2	Mn（OH）2	CuS	MnS	MnCO3
沉淀完全時(shí)的pH	3.7	5.2	6.4	9.8	≥0	≥7	≥7

回答下列問(wèn)題：
（1）過(guò)程②中，所得濾渣的主要成分是

 

．
（2）過(guò)程③中，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是

 

．
（3）過(guò)程④中，若生成的氣體J可使澄清石灰水變渾濁，則生成MnCO₃的反應(yīng)的離子方程式是

 

．
（4）由MnCO₃可制得重要的催化劑MnO₂：2MnCO₃+O₂

加熱  .

2MnO₂+2CO₂．
現(xiàn)在空氣中加熱460.0g MnCO₃，得到332.0g產(chǎn)品，若產(chǎn)品中雜質(zhì)只有MnO，則該產(chǎn)品中MnO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是

 

（用百分?jǐn)?shù)表示，小數(shù)點(diǎn)后保留1位）．

Answer 1

考點(diǎn)：常見(jiàn)離子的檢驗(yàn)方法

專題：物質(zhì)檢驗(yàn)鑒別題,離子反應(yīng)專題

分析：（1）根據(jù)表中各物質(zhì)完全沉淀需要的pH判斷濾渣的主要成分；
（2）結(jié)合表中數(shù)據(jù)可知，pH≥7時(shí)硫化錳才沉淀完全，而硫化銅在pH≥0已經(jīng)沉淀完全，所以加入硫化錳目的是除去銅離子，據(jù)此寫出反應(yīng)的離子方程式；
（3）根據(jù)產(chǎn)生的氣體能夠使澄清石灰水變渾濁可知，該氣體為二氧化碳，反應(yīng)物為碳酸氫根離子和錳離子，反應(yīng)產(chǎn)物為碳酸錳、二氧化碳?xì)怏w和水，據(jù)此寫出反應(yīng)的離子方程式；
（4）460.0g MnCO₃的物質(zhì)的量為4mol，設(shè)備氧化生成二氧化錳的物質(zhì)的量為xmol，則沒(méi)有被氧化的氧化錳（4-x）mol，根據(jù)332.0g產(chǎn)品列式計(jì)算出二氧化錳的物質(zhì)的量，再計(jì)算出二氧化錳的含量．

解答： 解：（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，氫氧化鋁完成沉淀的pH為5.2，氫氧化鐵完全沉淀的pH為3.7，所以調(diào)節(jié)pH在5.2，F(xiàn)e²⁺和Al³⁺均以Fe（OH）₃和Al（OH）₃沉淀狀態(tài)存在，即濾渣的成分為：Fe（OH）₃、Al（OH）₃，
故答案為：Fe（OH）₃、Al（OH）₃；
（2）CuS在pH≥0時(shí)完全沉淀，而MnS在pH≥7時(shí)完全沉淀，所以加入MnS是為了使其中Cu²⁺產(chǎn)生CuS沉淀除去，故攪拌目的是使MnS 與 Cu²⁺快速、充分反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式：MnS+Cu²⁺=Mn²⁺+CuS↓，
故答案為：MnS+Cu²⁺=Mn²⁺+CuS↓；
（3）生成的氣體J可使澄清石灰水變渾濁，該氣體為二氧化碳，Mn²⁺和加入的HCO₃^-反應(yīng)，產(chǎn)生CO₂氣體和MnCO₃沉淀，反應(yīng)的離子方程式：Mn²⁺+2HCO₃^-=MnCO₃+CO₂↑+H₂O，
故答案為：Mn²⁺+2HCO₃^-=MnCO₃+CO₂↑+H₂O；
（4）MnCO₃受熱分解為MnO，MnO部分氧化為MnO₂，產(chǎn)品中雜質(zhì)有MnO，460.0 gMnCO₃的物質(zhì)的量為：

460.0g

115g/mol

=4mol，受熱產(chǎn)生4molMnO，設(shè)產(chǎn)生MnO₂物質(zhì)的量為xmol，即有xmolMnO氧化，剩余MnO為（4-x）mol，產(chǎn)物的總質(zhì)量為：（4-x）mol×71g/mol+xmol×87g/mol=332g，解得x=3，則MnO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

3mol×87g/mol

332g

×100%=78.6%，
故答案為：78.6%．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了鐵鹽和亞鐵鹽的相互轉(zhuǎn)變、常見(jiàn)離子的檢驗(yàn)方法、難溶電解質(zhì)的溶解平衡及離子方程式的書寫，題目難度中等，解題關(guān)鍵是合理分析題中生成流程及表中離子完全沉淀時(shí)的數(shù)據(jù)的含義，試題培養(yǎng)了學(xué)生分析、理解能力及靈活應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的能力．