Question

【題目】硫酸錳是一種植物合成葉綠素的催化劑，也可用于制備多種含錳物質。

回答下列問題：

⑴工業(yè)上可用惰性電極電解MnSO4溶液的方法制備MnO2，其陽極的電極反應式為________。

⑵我國普遍采用兩礦加酸法制備MnSO4。兩礦指軟錳礦(主要成分MnO2，含少量Al2O3和SiO2)、黃鐵礦(FeS2)。生產MnSO4的工藝流程如下：

①軟錳礦和黃鐵礦需按一定比例混合，若黃鐵礦過量太多，將導致的主要后果為________。

②“酸溶”時，黃鐵礦被氧化為Fe3+、SO42－的離子方程式為________，該操作需控制在90℃，溫度不能過低的原因為________。

③若使“氧化”的溶液中雜質離子除凈，“調pH”應不小于________保留兩位有效數字。已知：Mn(OH)2、Al(OH)3、Fe(OH)3的Ksp分別為2.0×10-13、1.0×10-33、4.0×10-38，溶液中離子濃度小于等于10-5 mol·L－1時，認為該離子沉淀完全。

④MnSO4的溶解度曲線如圖所示，則“操作I”，為________、________、用熱水洗滌、干燥。

⑶用(NH4)2S2O8溶液鑒別溶液中Mn2+的現象為溶液變?yōu)樽霞t色。所發(fā)生反應中氧化劑和還原劑的物質的量之比為________。S2O82－中含有1個過氧鍵。則其中S元素的化合價為________。

Answer 1

【答案】Mn2+ + 2H2O －2e－ = MnO2+ 4H+ “酸溶”時過量的黃鐵礦消耗過多的硫酸且生成污染性氣體H2S 15MnO2 + 2FeS2 + 28H+ 15 Mn2+ + 2Fe3+ + 4 SO42－+ 14H2O 溫度過低時反應速率慢，“酸溶”不充分 4.7 蒸發(fā)結晶 趁熱過濾 5:2 +6

【解析】

⑴由信息，陽極上Mn2+失電子生成MnO2；

⑵①酸溶時，若黃鐵礦過量太多，將導致消耗過多的硫酸且生成污染性氣體H2S；②由信息和氧化還原反應原理寫出離子方程式；溫度過低時反應速率慢，“酸溶”不充分；③由信息，當Al3+沉淀完全時，Fe3+已沉淀完全，根據溶度積進行計算；

④由圖知，從MnSO4溶液中分離出MnSO4的操作為蒸發(fā)結晶、趁熱過濾、用熱水洗滌、干燥；

⑶根據化合價升降和得失電子守恒得出氧化劑和還原劑的物質的量；S2O82－中含有1個過氧鍵，根據化合價計算；

⑴由信息，陽極上Mn2+失電子生成MnO2，電極反應式為Mn2+ + 2H2O －2e－ = MnO2+ 4H+；故答案為：Mn2+ + 2H2O －2e－ = MnO2+ 4H+；

⑵①由流程圖中信息知，兩礦混合、粉碎后，用硫酸進行“酸溶”，若黃鐵礦過量太多，將導致的主要后果為“酸溶”時過量的黃鐵礦消耗過多的硫酸且生成污染性氣體H2S；故答案為：“酸溶”時過量的黃鐵礦消耗過多的硫酸且生成污染性氣體H2S；

②由信息，“酸溶”時發(fā)生反應的離子方程式為15MnO2 + 2FeS2 + 28H+ 15 Mn2+ + 2Fe3+ + 4 SO42－+ 14H2O；該操作需控制在90℃，溫度過低時反應速率慢，“酸溶”不充分；故答案為：15MnO2 + 2FeS2 + 28H+ 15 Mn2+ + 2Fe3+ + 4 SO42－+ 14H2O；溫度過低時反應速率慢，“酸溶”不充分；

③由信息，當Al3+沉淀完全時，Fe3+已沉淀完全，溶液中的，c(OH－) = 5×10－10 mol·L－1，c(H+) = 2×10－5 mol·L－1，pH =4.7，則“調pH”應不小于4.7；故答案為：4.7；

④由圖知，從MnSO4溶液中分離出MnSO4的操作為蒸發(fā)結晶、趁熱過濾、用熱水洗滌、干燥；故答案為：蒸發(fā)結晶；趁熱過濾；

⑶由信息，(NH4)2S2O8將Mn2+氧化為MnO4－，Mn的化合價從+2價升高到+7價，本身被還原為SO42－，S的化合價從+7價降低到+6價，根據得失電子守恒知，氧化劑和還原劑的物質的量之比為5:2；S2O82－中含有1個過氧鍵，則-2×6+(-1×2)+2x =-2，解得x=6；故答案為：5:2；+6。