Question

（2013•昆明一模）某软锰矿样含有MnO2、ZnSO4和不溶于酸的杂质．由该软锰矿制取硫酸锰晶体的部分流程图为：

Answer 1

解题思路：软锰矿样中硫酸酸化的硫酸亚铁，可以将二氧化锰还原为硫酸锰，过滤得到的滤液是硫酸锰、硫酸锌和硫酸铁，加氨水调pH至5.4，可以将铁离子完全沉淀，进而经过一系列操作可以获得硫酸锰晶体．

（1）二氧化锰和亚铁离子之间会发生氧化还原反应；

（2）根据表中的数据，当pH=5.4时，铁离子是完全沉淀的，得出滤渣的成分；

（3）根据题干信息：酸性介质中，MnSO₄溶液与（NH₄）₂S₂O₈溶液反应生成MnO₄^-和SO₄^2-，根据反应情况确定现象以及书写方程式；

（4）Ksp=c（Zn²⁺）•c²（OH^-）来计算离子浓度；

（5）碱性锌锰干电池的正极上发生得电子的还原反应；

（6）KMnO₄和H₂C₂O₄及稀硫酸之间会发生反应生成硫酸钾、硫酸锰、二氧化碳，据此书写方程式，并根据化学方程式即和原子守恒计算原子利用率．

软锰矿样中硫酸酸化的硫酸亚铁，可以将二氧化锰还原为硫酸锰，过滤得到的滤液是硫酸锰、硫酸锌和硫酸铁，加氨水调pH至5.4，可以将铁离子完全沉淀，进而经过一系列操作可以获得硫酸锰晶体．

（1）二氧化锰和亚铁离子之间会发生氧化还原反应MnO₂+2FeSO₄+2H₂SO₄=MnSO₄+Fe₂（SO₄）₃+2H₂O，故答案为：MnO₂+2FeSO₄+2H₂SO₄=MnSO₄+Fe₂（SO₄）₃+2H₂O；

（2）根据表中的数据，当pH=5.4时，铁离子是完全沉淀的，得到滤渣的成分是Fe（OH）₃，故答案为：Fe（OH）₃；

（3）根据题干信息：酸性介质中，MnSO₄溶液与（NH₄）₂S₂O₈溶液反应生成MnO₄^-和SO₄^2-，2Mn²⁺+5S₂O₈^2-+8H₂O=2MnO₄^-+10SO₄^2-+16H⁺，溶液从无色变为紫红色；

离子方程式为：2Mn²⁺+5S₂O₈^2-+8H₂O=2MnO^-₄+10SO₄^2-+16H⁺，故答案为：溶液从无色变为紫红色；2Mn²⁺+5S₂O₈^2-+8H₂O=2MnO₄^-+10SO₄^2-+16H⁺；

（4）常温下K_sp[Zn（OH）₂]=1.2×10^-17，Ksp=c（Zn²⁺）•c²（OH^-），调至pH=9即氢氧根离子浓度为10^-5mol/L，使溶液中的Zn²⁺完全转化为Zn（OH）₂沉淀，此时溶液中的c（Zn²⁺）=[Ksp

c2(OH−)=

1.2×10−17

10−10=1.2×10^-7mol/L，故答案为：1.2×10^-7mol/L；

（5）碱性锌锰干电池的正极上发生得电子的还原反应，即MnO₂+e^-+H₂O=MnOOH+2Mn²⁺+8H₂O，故答案为：MnO₂+e^-+H₂O=MnOOH+2Mn²⁺+8H₂O；

（6）①KMnO₄和H₂C₂O₄及稀硫酸之间会发生反应生成硫酸钾、硫酸锰、二氧化碳，即5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O，故答案为：5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O；

②根据上述化学方程式得到关系式：5H₂C₂O₄～2MnO₄^-，MnO₂～H₂C₂O₄，

5 2 1 1

1.0×10^-4mol2.5×10^-4mol 0.8000mol/×0.025L-2.5×10^-4mol

即高锰酸钾消耗的草酸是2.5×10^-4mol，二氧化锰的物质的量是0.8000mol/×0.025L-2.5×10^-4mol=0.01975mol，Mn元素利用率：

2.000g×

55/151

0.01975mol×55g/mol]×100%=67.06%，故答案为：67.06%．

点评：

本题考点： 制备实验方案的设计；物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用．

考点点评： 本题考查学生在“工艺流程阅读、相关反应化学方程式书写、化学反应条件控制的原理、生产流程的作用”等方面对元素化合物性质及其转化关系的理解和应用程度，考查学生对新信息的处理能力，难度大．