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-，同時(shí)(NH4)2S2O8被還原為SO42-，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）已知H2S2O8中硫的化合價(jià)為+6，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≤1.0×10-5molL-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（或3） ≤pH＜8（或4.7≤pH＜8） 1：2 鋁熱反應(yīng)

【解析】

Ⅰ.⑴高錳酸根是紫紅色，Mn2+是無(wú)色。

⑵根據(jù)S2O82與Mn2+反應(yīng)生成MnO4－、SO42原理書寫離子方程式。

⑶硫酸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為，H2S2O8中含有過(guò)氧根，書寫其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。

Ⅱ “酸浸”時(shí)，MnO2將Fe氧化為Fe3+，自身變?yōu)?/span>Mn2+，氧化鋁、氧化鎂變?yōu)槿芤�，二氧化硅是濾渣1，調(diào)節(jié)pH將鐵離子和鋁離子沉淀完全得到濾渣2，加入NaF沉淀鎂離子得到濾渣3，加入碳酸氫銨與錳離子反應(yīng)生成碳酸錳，過(guò)濾后與氧氣煅燒生成二氧化錳，再經(jīng)鋁熱反應(yīng)生成錳。

Ⅰ⑴Mn2+是無(wú)色，高錳酸根是紫紅色，因此酸性(NH4)2S2O8溶液檢驗(yàn)Mn2+時(shí)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為溶液由無(wú)色變?yōu)樽霞t色；故答案為：溶液由無(wú)色變?yōu)樽霞t色。

⑵該反應(yīng)的離子方程式為5S2O82+2Mn2++8H2O=2MnO4－+10SO42+16H+；故答案為：5S2O82+2Mn2++8H2O=2MnO4－+10SO42+16H+。

⑶已知H2S2O8中硫的化合價(jià)為+6，若硫酸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為，則H2S2O8中含有過(guò)氧根，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為；故答案為：。

Ⅱ⑴“酸浸”時(shí)，MnO2將Fe氧化為Fe3+，自身變?yōu)?/span>Mn2+，其反應(yīng)的離子方程式為3MnO2+ 2Fe + 12H+=3Mn2++2Fe3++6H2O；該過(guò)程中浸出時(shí)間60min達(dá)到80%，以后浸出率不再上升，液固比等于3時(shí)錳浸出率最大，因此適宜的浸出時(shí)間和液固比分別為60min、3:1(或3)；故答案為：60min；3:1(或3)。

⑵若“酸浸”后所得濾液中c(Mn2+)=0.18molL-1，鐵離子先沉淀，再是鋁離子沉淀，則應(yīng)“調(diào)pH”的范圍在鋁離子沉淀完全，而錳離子剛沉淀時(shí)，，，pH =，，則，pH = 8，因此應(yīng)“調(diào)pH”的范圍為≤pH＜8；故答案為：≤pH＜8。

⑶“煅燒”反應(yīng)是碳酸錳和空氣中氧氣反應(yīng)，碳酸錳中錳化合價(jià)/span>+2價(jià)變?yōu)槎�氧化錳+4價(jià)的錳，氧氣中氧化合價(jià)降低到-2價(jià)，根據(jù)得到電子守恒得到氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1：2；“還原”時(shí)發(fā)生的置換反應(yīng)是鋁和二氧化錳高溫反應(yīng)生成錳和氧化鋁，在化學(xué)上又叫作鋁熱反應(yīng)；故答案為：1：2；鋁熱反應(yīng)。