Question

【題目】某科研小組采用電解錳粉（主要成分為Mn和少量含Fe、Ni、Pb、P、Si等元素的單質(zhì)或其化合物）為原料制備高純氯化錳。

已知：①Mn是一種比Fe活潑的金屬。

②H2S氣體具有較強的還原性，如：H2S+H2O2=S↓+2H2O。

③相關(guān)金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH（開始沉淀的pH按金屬離子濃度為1.0mol·L-1計算）

	Fe3+	Fe2+	Mn2+	Ni2+	Pb2+
開始沉淀的pH	1.1	5.8	8.6	6.7	8.0
沉淀完全的pH	3.2	8.8	10.1	9.2	8.8

（1）酸溶時鹽酸要緩慢滴加的原因是___。

（2）加入MnCO3固體時發(fā)生反應的離子方程式為___。MnCO3固體也可用下列物質(zhì)代替___。（填寫編號）

A.MnO B.MnSO4 C.Mn(OH)2 D.MnCl2

（3）通入H2S氣體可使Pb2+、Ni2+生成硫化物沉淀，如：H2S(aq)+Pb2+(aq)PbS(s)+2H+(aq)，該反應的平衡常數(shù)K=___[用Ka1(H2S)、Ka2(H2S)及Ksp(PbS)表示]。

（4）煮沸的目的是___。

（5）已知MnCl2·4H2O在106℃時失去一分子結(jié)晶水，198℃失去全部結(jié)晶水。請補充完整由煮沸后的濾液獲得高純（>99.99%）MnCl2·4H2O晶體（MnCl2的溶解度曲線如圖所示）的實驗方案：將煮沸后的濾液冷卻至室溫，___（實驗中須使用的試劑是：30%H2O2）。

Answer 1

【答案】防止活潑金屬Mn與鹽酸劇烈反應放出大量的熱，避免鹽酸大量揮發(fā)，使反應易于控制 3MnCO3+2Fe3++3H2O=3Mn2++2Fe(OH)3↓+3CO2↑ AC K= 降低H2S的溶解度，減少S2-雜質(zhì) 向其中緩慢滴加30%H2O2，攪拌，靜置，向上層清液中繼續(xù)滴加H2O2至無沉淀生成，過濾，將濾液加熱至80℃（或60~100℃之間的任意一個溫度）進行蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾，冰水洗滌，重結(jié)晶，低溫烘干（或低于100℃烘干）。

【解析】

根據(jù)流程：電解錳粉（主要成分為Mn和少量含Fe、Ni、Pb、P、Si等元素的單質(zhì)或其化合物））在鹽酸中酸浸，過濾，濾渣I含有磷酸鹽和硅酸鹽，濾液含有Fe2+、Fe3+、Ni2+， Pb2+，加入H2O2將Fe2+氧化為Fe3+，加MnCO3調(diào)節(jié)pH4～5之間，除去Fe3+，濾渣II為Fe(OH)3，濾液中通入H2S除去Pb 2+和Ni2+，“濾渣III”的主要成分是NiS和PbS，濾液主要含有MnCl2，再進行加熱濃縮、冷卻結(jié)晶得到MnCl2·4H2O，據(jù)此分析作答。

(1)Mn是一種比Fe活潑的金屬，它會與鹽酸劇烈反應，且這是一個放熱反應，溫度升高過快會加劇鹽酸的揮發(fā)，所以滴加時要注意緩慢操作，防止活潑金屬Mn與鹽酸劇烈反應放出大量的熱，從而避免鹽酸大量揮發(fā)，使反應易于控制，故答案為：防止活潑金屬Mn與鹽酸劇烈反應放出大量的熱，避免鹽酸大量揮發(fā)，使反應易于控制；

(2)流程圖中加MnCO3后會生成CO2氣體，此過程中會消耗H+，所以，它的作用是調(diào)節(jié)pH，從而使前一步中被H2O2氧化生成的Fe3+沉淀完全，離子方程式為3MnCO3+2Fe3++3H2O=3Mn2++2Fe(OH)3↓+3CO2↑；選擇調(diào)節(jié)pH的試劑時要注意既要能消耗H+使pH增大，又不能引入雜質(zhì)離子，所以A、C符合題意，故答案為：3MnCO3+2Fe3++3H2O=3Mn2++2Fe(OH)3↓+3CO2↑；AC；

(3)根據(jù)反應方程式得K=，又已知Ka1(H2S)= ，Ka2(H2S)= ，Ksp(PbS)=c(Pb2+)c(S2-)， 通過變形出來得到K=，故答案為：K=；

(4)在流程中，煮沸的作用通常是加快反應的速率、降低氣體的溶解度使其逸出、促進某離子的水解、促進膠體的沉降等，本流程中，主要作用是降低H2S的溶解度，減少S2-雜質(zhì)，故答案為：降低H2S的溶解度，減少S2-雜質(zhì)；

(5)該小題為“物質(zhì)制備的實驗方案設計”。實驗操作題中，所給的試劑往往有一定的提示作用，加之題目的已知②H2S氣體具有較強的還原性，如：H2S+H2O2=S↓+2H2O，很明顯的指出需要除去殘余的S2-。MnCl2·4H2O在106℃時失去一分子結(jié)晶水，198℃失去全部結(jié)晶水，結(jié)合溶解度曲線，所以，蒸發(fā)濃縮時溫度控制在100℃以內(nèi)60℃以上較為合適，實際操作中可采用水浴加熱，烘干時同樣要注意低溫。本題對產(chǎn)品純度要求很高（>99.99%），故需要重結(jié)晶操作，故答案為：向其中緩慢滴加30%H2O2，攪拌，靜置，向上層清液中繼續(xù)滴加H2O2至無沉淀生成，過濾，將濾液加熱至80℃（或60~100℃之間的任意一個溫度）進行蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾，冰水洗滌，重結(jié)晶，低溫烘干（或低于100℃烘干）。