Question

3．用軟錳礦（主要成分MnO₂ ）生產高錳酸鉀產生的錳泥中，還含有18%的MnO₂、3%的KOH（均為質量分數(shù)），及少量Cu、Pb的化合物等，用錳泥可回收制取MnCO₃，過程如圖所示：

（1）高錳酸鉀的氧化性強弱與溶液的酸堿性有關，在酸性條件下其氧化性較強．通常用來酸化高錳酸鉀的酸是稀硫酸．
（2）除去濾液1中Cu²⁺ 的離子方程式是Cu²⁺+S^2-=CuS↓．
（3）經實驗證明：MnO₂稍過量時，起始H₂SO₄、FeSO₄混合溶液中$\frac{c（{H}^{+}）}{c（F{e}^{2+}）}$＜0.7時，濾液1中能夠檢驗出有Fe²⁺；$\frac{c（{H}^{+}）}{c（F{e}^{2+}）}$≥0.7時，濾液1中不能檢驗出有Fe²⁺．根據(jù)上述信息回答①②③：
①檢驗Fe²⁺是否氧化完全的實驗操作是取少量濾液1于試管中，加入鐵氰化鉀溶液，若無藍色沉淀生成，證明Fe²⁺被氧化完全．
②生產時H₂SO₄、FeSO₄混合溶液中$\frac{c（{H}^{+}）}{c（F{e}^{2+}）}$應控制在0.7～1之間，不宜過大，請結合后續(xù)操作從節(jié)約藥品的角度分析，原因是$\frac{c（{H}^{+}）}{c（F{e}^{2+}）}$過大，在調節(jié)pH環(huán)節(jié)會多消耗氨水．
③若c（Fe²⁺）＞1，調節(jié)c（Fe²⁺） 到0.7～1的最理想試劑是b（填序號）．
a．NaOH溶液      b．鐵粉     c．MnO
（4）寫出濾液2中加入過量NH₄HCO₃反應的離子方程式Mn²⁺+2HCO₃^-=MnCO₃↓+CO₂↑+H₂O．
（5）上述過程錳回收率可達95%，若處理1740kg的錳泥，可生產MnCO₃393.3kg．

Answer 1

分析 H₂SO₄、FeSO₄混合溶液與錳泥中的二氧化錳發(fā)生氧化還原反應，將亞鐵氧化為三價鐵，然后過濾濾去未反應掉的二氧化錳和不溶的雜質，向濾液中氨水來調節(jié)溶液的PH值，并用硫化鈉來沉淀銅離子和鉛離子，然后過濾濾去生成的沉淀，最后向濾液中加入過量的碳酸氫銨生成碳酸錳，
（1）高錳酸鉀溶液具有強氧化性，鹽酸易被氧化生成氯氣，一般用稀硫酸酸化；
（2）除去濾液1中Cu²⁺的是硫離子交換銅離子生成難溶于水的CuS；
（3）①檢驗Fe²⁺的存在加入鐵氰化鉀溶液，觀察溶液是否變藍；
②生產時H₂SO₄、FeSO₄混合溶液中$\frac{c（{H}^{+}）}{c（F{e}^{2+}）}$控制在0.7～1之間，不宜過大，如果比值越大說明硫酸的含量越高，后面用氨水調節(jié)PH時消耗的氨水的量多，造成原料的浪費；
③若$\frac{c（{H}^{+}）}{c（F{e}^{2+}）}$＞1，調節(jié)$\frac{c（{H}^{+}）}{c（F{e}^{2+}）}$到0.7～1的方法是減小氫離子而增加亞鐵離子的濃度，所以最好加入鐵與氫離子發(fā)生氧化反應，生成氫氣從而消耗氫離子，而生成亞鐵離子；
（4）濾液2中的錳離子與NH₄HCO₃反應生成碳酸錳和二氧化碳與水；
（5）錳泥中含18%的MnO₂，程錳回收率可達95%，根據(jù)關系式MnO₂～～MnCO₃，進行計算．

解答 解：H₂SO₄、FeSO₄混合溶液與錳泥中的二氧化錳發(fā)生氧化還原反應，將亞鐵氧化為三價鐵，然后過濾濾去未反應掉的二氧化錳和不溶的雜質，向濾液中氨水來調節(jié)溶液的PH值，并用硫化鈉來沉淀銅離子和鉛離子，然后過濾濾去生成的沉淀，最后向濾液中加入過量的碳酸氫銨生成碳酸錳，
（1）高錳酸鉀溶液具有強氧化性，鹽酸易被氧化生成氯氣，一般用稀硫酸酸化，
故答案為：稀硫酸；
（2）除去濾液1中Cu²⁺的是硫離子交換銅離子生成難溶于水的CuS，反應的離子方程式為：Cu²⁺+S^2-=CuS↓，
故答案為：Cu²⁺+S^2-=CuS↓；
（3）①檢驗Fe²⁺的存在加入鐵氰化鉀溶液，觀察溶液是否變藍，
故答案為：取少量濾液1于試管中，加入鐵氰化鉀溶液，若無藍色沉淀生成，證明Fe²⁺被氧化完全；
②生產時H₂SO₄、FeSO₄混合溶液中$\frac{c（{H}^{+}）}{c（F{e}^{2+}）}$控制在0.7～1之間，不宜過大，如果比值越大說明硫酸的含量越高，后面用氨水調節(jié)PH時消耗的氨水的量多，造成原料的浪費，
故答案為：$\frac{c（{H}^{+}）}{c（F{e}^{2+}）}$過大，在調節(jié)pH環(huán)節(jié)會多消耗氨水；
③若$\frac{c（{H}^{+}）}{c（F{e}^{2+}）}$＞1，調節(jié)$\frac{c（{H}^{+}）}{c（F{e}^{2+}）}$到0.7～1的方法是減小氫離子而增加亞鐵離子的濃度，所以最好加入鐵與氫離子發(fā)生氧化反應，生成氫氣從而消耗氫離子，而生成亞鐵離子，向混合溶液中加適量鐵粉，
故答案為：b；
（4）濾液2中的錳離子與NH₄HCO₃反應生成碳酸錳和二氧化碳與水，所以離子方程式為：Mn²⁺+2HCO₃^-=MnCO₃↓+CO₂↑+H₂O，
故答案為：Mn²⁺+2HCO₃^-=MnCO₃↓+CO₂↑+H₂O；
（5）錳泥中含18%的MnO₂，程錳回收率可達95%，根據(jù)關系式
MnO₂～～～～～～～～MnCO₃，
87                               115
1740kg×18%×95%         m
解之得m=393.3kg，
故答案為：393.3．

點評 本題考查學生對元素及其化合物的主要性質的掌握、書寫化學反應方程式、閱讀題目獲取新信息能力、對工藝流程的理解等，難度中等，需要學生具備扎實的基礎與綜合運用知識、信息分析解決問題能力．