Question

錳及其化合物在現(xiàn)代工業(yè)及國防建設(shè)中具有十分重要的地位．
（1）隱形涂料是我國于2014年3月1日成功首飛的最新2011號殲20實(shí)現(xiàn)隱形的關(guān)鍵材料．錳鋅鐵氧體是當(dāng)前廣泛使用的一種隱形材料，其化學(xué)組成為Mn_xZn_1-xFe₂O₄（鐵為+3價），當(dāng)錳、鋅、鐵三種金屬的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為4.6%、21.76%、46.86%時，所得到的錳鋅鐵氧體對雷達(dá)波的吸收能力最強(qiáng)，則錳鋅鐵氧體中錳元素的化合價為

 

，當(dāng)雷達(dá)波吸收能力最強(qiáng)時x=

 

．
（2）碳酸錳主要用于制備軟磁鐵氧體，工業(yè)上以軟錳礦（主要成分MnO₂）和黃鐵礦（主要成分FeS₂）為主要原料制備碳酸錳的一種工藝流程如圖所示

①寫出提高酸浸時原料的浸出率的兩種方法

 

，副產(chǎn)品A是

 

，從廢墟中提取A的方法是

 

．
②酸浸時的氧化物是Fe³⁺、SO₄^2-，寫出對應(yīng)的離子方程式：

 

，寫出沉錳時反應(yīng)的離子方程式：

 

（3）KMnO₄是一種十分重要的氧化劑，工業(yè)可以軟錳礦為原料先制得錳酸鉀，然后電解錳酸鉀溶液就可以得到KMnO₄，則電解時陽極上的電極反應(yīng)式為

 

，當(dāng)電路中有2  mol電子通過時，陽極上得到的產(chǎn)物的質(zhì)量為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：

分析：（1）根據(jù)物質(zhì)的量之比等于原子個數(shù)之比，得

4.6%

55

：

46.86%

56

=x：2，x=0.2；Zn的化合價為+2，根據(jù)物質(zhì)的化合價為零求Mn的化合價；
（2）①升高溫度、攪拌、減小固體的顆粒等均能加速固體的溶解，所以為了提高溶浸工序中原料的浸出效率，可以采取的措施有：適當(dāng)升高溫度，攪拌，研磨礦石，適當(dāng)提高稀硫酸的濃度；溶浸過程中發(fā)生的反應(yīng)生成硫酸根離子，后來又加入了氨水、碳酸氫銨，所以副產(chǎn)品是（NH₄）₂SO₄，可以用重結(jié)晶法提�。∟H₄）₂SO₄；
②FeS₂與MnO₂反應(yīng)后生成Fe³⁺、Mn²⁺和SO₄^2-，1molFeS₂失去15mol電子，1molMnO₂得到2mol電子，根據(jù)得失電子守恒，F(xiàn)eS₂的計(jì)量數(shù)為2，MnO₂的計(jì)量數(shù)為15，則生成的Fe³⁺計(jì)量數(shù)為2，SO₄^2-的計(jì)量數(shù)為4，Mn²⁺的計(jì)量數(shù)為15，對應(yīng)的離子方程式為2FeS₂+15MnO₂+28H⁺=2Fe³⁺+14H₂O+15Mn²⁺+4SO₄^2-；加入碳酸氫氨生成碳酸錳沉淀，離子方程式為Mn²⁺+HCO₃^-+NH₃?H₂O=MnCO₃↓+NH₄⁺+H₂O；
（3）電解錳酸鉀溶液時，陰極上水得電子生成氫氣和氫氧根離子，電極反應(yīng)為2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，陽極上錳酸根離子失電子生成高錳酸根離子，電極反應(yīng)式為2MnO₄^2--2e^-=2MnO₄^-；根據(jù)關(guān)系式：2e^-～KMnO₄求質(zhì)量．

解答： 解：（1）根據(jù)物質(zhì)的量之比等于原子個數(shù)之比，得

4.6%

55

：

46.86%

56

=x：2，x=0.2；Zn的化合價為+2，根據(jù)物質(zhì)的化合價為零，設(shè)Mn的化合價為y，則0.2y+2×0.8+2×3=4×2，y=+2；故答案為：+2；0.2；
（2）①升高溫度、攪拌、減小固體的顆粒等均能加速固體的溶解，所以為了提高溶浸工序中原料的浸出效率，可以采取的措施有：適當(dāng)升高溫度，攪拌，研磨礦石，適當(dāng)提高稀硫酸的濃度；溶浸過程中發(fā)生的反應(yīng)生成硫酸根離子，后來又加入了氨水、碳酸氫銨，所以副產(chǎn)品是（NH₄）₂SO₄，可以用重結(jié)晶法提�。∟H₄）₂SO₄；
故答案為：研磨礦石，適當(dāng)提高稀硫酸的濃度等；（NH₄）₂SO₄；重結(jié)晶法；
②FeS₂與MnO₂反應(yīng)后生成Fe³⁺、Mn²⁺和SO₄^2-，1molFeS₂失去15mol電子，1molMnO₂得到2mol電子，根據(jù)得失電子守恒，F(xiàn)eS₂的計(jì)量數(shù)為2，MnO₂的計(jì)量數(shù)為15，則生成的Fe³⁺計(jì)量數(shù)為2，SO₄^2-的計(jì)量數(shù)為4，Mn²⁺的計(jì)量數(shù)為15，對應(yīng)的離子方程式為2FeS₂+15MnO₂+28H⁺=2Fe³⁺+14H₂O+15Mn²⁺+4SO₄^2-；加入碳酸氫氨生成碳酸錳沉淀，離子方程式為Mn²⁺+HCO₃^-+NH₃?H₂O=MnCO₃↓+NH₄⁺+H₂O；
故答案為：2FeS₂+15MnO₂+28H⁺=2Fe³⁺+14H₂O+15Mn²⁺+4SO₄^2-；Mn²⁺+HCO₃^-+NH₃?H₂O=MnCO₃↓+NH₄⁺+H₂O；
（3）電解錳酸鉀溶液時，陰極上水得電子生成氫氣和氫氧根離子，電極反應(yīng)為2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，陽極上錳酸根離子失電子生成高錳酸根離子，電極反應(yīng)式為2MnO₄^2--2e^-=2MnO₄^-；根據(jù)關(guān)系式：2e^-～KMnO₄，當(dāng)電路中有2 mol電子通過時，陽極上得到1molKMnO₄，m（KMnO₄）=1mol×158g/mol=158g；
故答案為：2MnO₄^2--2e^-=2MnO₄^-；158g．

點(diǎn)評：本題以工業(yè)流程圖為依托，考查了化學(xué)式的計(jì)算、離子方程式的書寫、電極反應(yīng)式等，題目難度較大，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)知識的能力．