Question

5．用軟錳礦（主要成分為MnO₂，還有少量含鐵、銅、汞的化合物）制備MnSO₄電解液繼而提取錳的工業(yè)流程如下

（1）已知錳粉的主要成分為MnO，反應①的化學方程式為MnO₂+C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$MnO+CO₂↑．
（2）實驗室可用軟錳礦與濃鹽酸反應制Cl₂，比較MnO₂、C1₂、Fe³⁺的氧化性強弱：MnO₂＞Cl₂＞Fe³⁺．
（3）溶液I中加入一定質(zhì)量的MnO₂以測定Fe²⁺的濃度，加入MnO₂有關反應的離子方程式為MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=2Fe³⁺+Mn²⁺+2H₂O．
（4）已知90℃時水的離子積常數(shù)K_w=3.6×10^-13，F(xiàn)e（OH）₃的K_sp=6.4×10^-24，要使濾渣A沉淀完全，需用氨水調(diào)pH至少為6.3（已知lg3≈0.5）．
（5）濾渣B的主要成分為CuS、HgS．
（6）（NH₄）₂S溶液中顯電中性微粒有4種．
（7）工業(yè)上用二氧化錳制備高錳酸鉀，先用二氧化錳制得錳酸鉀，再用惰性電極電解錳酸鉀溶液得到高錳酸鉀，電解時陽極反應式為MnO₄^2--e^-=MnO₄^-．

Answer 1

分析 用軟錳礦（主要成分為MnO₂，還有少量含鐵、銅、汞的化合物）制備MnSO₄：與無煙煤反應生成錳粉（要成分為MnO）：MnO₂+C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$MnO+CO₂↑，加入稀硫酸浸取，溶液I中含有Mn²⁺、Cu²⁺、Hg²⁺、Fe²⁺，加入二氧化錳氧化亞鐵離子為鐵離子，MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=2Fe³⁺+Mn²⁺+2H₂O，溶液II中含有Mn²⁺、Cu²⁺、Hg²⁺、Fe³⁺，加入一水合氨沉淀鐵離子，濾渣A為Fe（OH）₃，向濾液（Mn²⁺、Cu²⁺、Hg²⁺）中加入硫化氨，沉淀Cu²⁺、Hg²⁺，濾渣B為CuS、HgS，得到硫酸錳溶液，電解硫酸錳得到錳單質(zhì)，據(jù)此分析解答．

解答 解：（1）根據(jù)分析反應①為軟錳礦與無煙煤反應生成錳粉（要成分為MnO）：MnO₂+C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$MnO+CO₂↑；
故答案為：MnO₂+C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$MnO+CO₂↑；
（2）實驗室可用軟錳礦與濃鹽酸反應制Cl₂，根據(jù)氧化性強的物質(zhì)制備氧化性若的物質(zhì)，MnO₂＞Cl₂，氯氣將亞鐵氧化為鐵離子，則Cl₂＞Fe³⁺，故MnO₂、C1₂、Fe³⁺的氧化性強弱MnO₂＞Cl₂＞Fe³⁺；
故答案為：MnO₂＞Cl₂＞Fe³⁺；
（3）MnO₂有氧化性，將Fe²⁺氧化為鐵離子，反應為：MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=2Fe³⁺+Mn²⁺+2H₂O；
故答案為：MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=2Fe³⁺+Mn²⁺+2H₂O；
（4）濾渣A為Fe（OH）₃，已知90℃時水的離子積常數(shù)K_w=3.6×10^-13，F(xiàn)e（OH）₃的K_sp=6.4×10^-24，要使濾渣A沉淀完全，則c（OH^-）=$\root{3}{\frac{6.4×1{0}^{-24}}{1×1{0}^{-5}}}$mol/L=4×10^-20/3mol/L，c（H⁺）=$\frac{3.6×1{0}^{-13}}{4×1{0}^{-20/3}}$mol/L=9×10^-22/3mol/L，則pH為6.3；
故答案為：6.3；
（5）濾液（Mn²⁺、Cu²⁺、Hg²⁺）中加入硫化氨，沉淀Cu²⁺、Hg²⁺，濾渣B為CuS、HgS；
故答案為：CuS、HgS；
（6）（NH₄）₂S溶液中顯電中性微粒有NH₃、NH₃•H₂O、H₂O、H₂S，共四種；
故答案為：4；
（7）用惰性電極電解錳酸鉀溶液得到高錳酸鉀，電解時陽極失去電子發(fā)生氧化反應，為錳酸鉀發(fā)生氧化反應生成高錳酸鉀，反應式為MnO₄^2--e^-=MnO₄^-；
故答案為：MnO₄^2--e^-=MnO₄^-．

點評 本題考查了物質(zhì)的制備，涉及對工藝流程的理解、氧化還原反應、對條件的控制選擇與理解、溶度積的計算、電解原理等，理解工藝流程原理是解題的關鍵，是對學生綜合能力的考查，需要學生具備扎實的基礎與靈活運用能力，題目難度中等．