Question

【題目】以軟錳礦(主要成分為MnO2)和硫錳礦(主要成分為MnS)為原料制備硫酸錳晶體的工藝流程如下：

(1)濾渣中存在一種非金屬單質(zhì)，則酸浸過程中的化學(xué)方程式為_________________________________。

(2)實(shí)驗(yàn)室常用氧化還原法測(cè)定MnSO4·H2O晶體的純度，原理如下：2Mn2＋＋NO3-＋4PO43-＋2H＋===2[Mn(PO4)2]3－＋NO2-＋H2O NH4+＋NO2-===N2↑＋2H2O [Mn(PO4)2]3－＋Fe2＋===Mn2＋＋[Fe(PO4)2]3－；稱取MnSO4·H2O樣品1.000 0 g，溶于適量水，以磷酸作配位劑，加入過量硝酸銨，在220～240 ℃下充分反應(yīng)。然后以N—苯代鄰氨基苯甲酸作指示劑，用0.100 0 mol·L－1硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定生成的[Mn(PO4)2]3－至終點(diǎn)。重復(fù)操作3次，記錄數(shù)據(jù)如下表：

滴定次數(shù)	標(biāo)準(zhǔn)液讀數(shù)mL
	滴定前	滴定后
1	0.10	20.20
2	1.32	21.32
3	1.05	20.95

①已知：Fe2＋＋NO2-＋2H＋===Fe3＋＋NO↑＋H2O。

測(cè)定過程中，硝酸銨的作用是____________________和____________________。

②若滴定過程中標(biāo)準(zhǔn)溶液硫酸亞鐵銨不是新配置的，所測(cè)定的MnSO4·H2O晶體的純度將會(huì)________(填“偏高”“偏低”或“不變”)。

③計(jì)算樣品中MnSO4·H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(寫出計(jì)算過程)__________________。

Answer 1

【答案】MnO2＋MnS＋2H2SO4===2MnSO4＋S＋2H2O 將試樣中的二價(jià)錳定量氧化成三價(jià)錳 與產(chǎn)生的亞硝酸鹽反應(yīng)消除對(duì)滴定的影響 偏高 消耗(NH4)2Fe(SO4)2標(biāo)準(zhǔn)溶液平均值為20.00 mL。

2MnSO4·H2O～2[Mn(PO4)2]3－～2Fe2＋

n(MnSO4·H2O)＝n(Fe2＋)＝20.00 mL×10－3 L·mL－1×0.100 0 mol·L－1＝2×10－3 mol

樣品中MnSO4·H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為＝33.8%

【解析】

軟錳礦和硫錳礦在稀硫酸中酸浸，發(fā)生反應(yīng)，得到濾渣，含有S，過濾得到濾液中含硫酸錳和稀硫酸，經(jīng)過結(jié)晶得到硫酸錳晶體；用0.100 0 mol·L－1硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)定流程圖中MnSO4H2O晶體樣品的純度，主要是和生成的[Mn(PO4)2]3－反應(yīng)，據(jù)此分析。

（1）MnO2是兩性化合物，在酸性條件之下是一種氧化劑，根據(jù)流程圖分析，MnO2和MnS在稀硫酸中反應(yīng)生成一種非金屬單質(zhì)，即濾渣1，同時(shí)產(chǎn)生MnSO4，是一個(gè)氧化還原反應(yīng)，則“酸浸”時(shí)反應(yīng)的化學(xué)方程式為為：MnO2＋MnS＋2H2SO4===2MnSO4＋S＋2H2O，
故答案為：MnO2＋MnS＋2H2SO4===2MnSO4＋S＋2H2O；
（2）①由原理反應(yīng)：2Mn2＋＋NO3-＋4PO43-＋2H＋===2[Mn(PO4)2]3－＋NO2-＋H2O NH4+＋NO2-===N2↑＋2H2O可知，硝酸銨的作用是將試樣中的二價(jià)錳定量氧化成三價(jià)錳和與產(chǎn)生的亞硝酸鹽反應(yīng)消除對(duì)滴定的影響。

故答案為：將試樣中的二價(jià)錳定量氧化成三價(jià)錳；與產(chǎn)生的亞硝酸鹽反應(yīng)消除對(duì)滴定的影響；

②若滴定過程中標(biāo)準(zhǔn)溶液硫酸亞鐵銨不是新配置的，部分Fe2+被氧化為Fe3+，滴定時(shí)消耗的標(biāo)準(zhǔn)液偏多，故所測(cè)定的MnSO4·H2O晶體的純度將會(huì)偏高。

故答案為：偏高；

③用0.100 0 mol·L－1硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)定流程圖中MnSO4H2O晶體樣品的純度，主要是和生成的[Mn(PO4)2]3－反應(yīng)，取MnSO4·H2O樣品1.000 0 g，

三次消耗(NH4)2Fe(SO4)2標(biāo)準(zhǔn)溶液平均值為=20.00 mL。

根據(jù)關(guān)系式：2MnSO4·H2O～2[Mn(PO4)2]3－～2Fe2＋

n(MnSO4·H2O)＝n(Fe2＋)＝20.00 mL×10－3 L·mL－1×0.100 0 mol·L－1＝2×10－3 mol，

樣品中MnSO4·H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為＝×100%=33.8%，

故答案為：消耗(NH4)2Fe(SO4)2標(biāo)準(zhǔn)溶液平均值為20.00 mL。

2MnSO4·H2O～2[Mn(PO4)2]3－～2Fe2＋

n(MnSO4·H2O)＝n(Fe2＋)＝20.00 mL×10－3 L·mL－1×0.100 0 mol·L－1＝2×10－3 mol

樣品中MnSO4·H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為＝33.8%。