Question

【題目】工業上以某軟錳礦（主要成分為MnO2，還含有SiO2、Al2O3等雜質）為原料，利用煙道氣中的SO2制備MnSO4·H2O的流程如下：

(1)濾渣A的主要成分是_________（填化學式）。

(2)操作Ⅰ為加熱（煮沸）結晶、趁熱過濾、洗滌、干燥。根據下圖溶解度曲線分析，趁熱過濾的目的除了防止MnSO4·H2O中含有(NH4)2SO4外，還有____________________。

（3）MnSO4常用于測量地表水的DO值(每升水中溶解氧氣的質量，即溶氧量)。我國《地表水環境質量標準》規定，生活飲用水源的DO值不得低于5 mg·L－1。李明同學設計了如下實驗步驟測定某河水的DO值：

第一步：使如圖所示裝置中充滿N2后，用注射器向三頸燒瓶中加入200 mL水樣。

第二步：用注射器向三頸燒瓶中依次加入一定量MnSO4溶液（過量）、堿性KI溶液（過量），開啟攪拌器，發生下列反應：Mn2＋＋O2＋OH－→MnO(OH)2↓（未配平）

第三步：攪拌并向燒瓶中加入一定量H2SO4溶液，在酸性條件下，上述MnO(OH)2將I－氧化為I2，其反應如下： MnO(OH)2＋I－＋H＋→Mn2+＋I2＋H2O（未配平）

第四步：從燒瓶中取出40.00 mL溶液，與0.010 mol·L－1Na2S2O3溶液發生反應：2S2O32—＋I2=S4O62—＋2I－，恰好完全進行時，消耗Na2S2O3溶液4.40 mL。

①在配制第二、三步所加試劑時，所有溶劑水須先煮沸后再冷卻才能使用，將溶劑水煮沸的作用是_____。

②通過計算判斷作為飲用水源，此河水的DO值是否達標______ (寫出計算過程，不考慮第二、三步加入試劑后水樣體積的變化)。

Answer 1

【答案】SiO2 減少MnSO4·H2O的損失，防止生成MnSO4·5H2O 除去水中溶解的氧氣 達標

【解析】

分析信息和工藝流程知向軟錳礦漿通入稀硫酸和煙道氣，酸浸，酸性條件下，二氧化錳與二氧化硫反應生成硫酸錳、氧化鋁和稀硫酸反應生成硫酸鋁，過濾，濾渣A為二氧化硅，向濾液1中加入氨水，調節pH=5.4，將Al3+轉化為氫氧化鋁沉淀，過濾，濾渣B為氫氧化鋁，濾液2為硫酸錳溶液，經過加熱（煮沸）結晶、趁熱過濾、洗滌、干燥，得MnSO4·H2O，據此作答。

（1）由分析可知濾渣A的主要成分是二氧化硅，化學式為：SiO2，故答案為：SiO2。

（2）由溶解度曲線分析可知，趁熱過濾的目的除了防止MnSO4·H2O中含有(NH4)2SO4外，還有減少MnSO4·H2O的損失，防止生成MnSO4·5H2O，故答案為：減少MnSO4·H2O的損失，防止生成MnSO4·5H2O。

（3）①溶液中氧氣溶解度不大，且隨溫度升高溶解度減小，所以配制以上無氧溶液時需要通過煮沸溶劑后冷卻，把溶劑水中溶解的氧氣趕出，減少實驗誤差
故答案為：除去水中溶解的氧氣。

②Mn2＋＋O2＋OH－→MnO(OH)2↓，根據觀察法配平反應方程式為：2Mn2＋＋O2＋4OH-=2MnO(OH)2↓；MnO（OH）2+I-+H+→Mn2++I2+H2O，反應中碘元素化合價-1價變化為0價，錳元素化合價降低+4價變化為+2價，電子轉移總數2，配平得到離子方程式為：MnO（OH）2+2I-+4H+=Mn2++I2+3H2O。

用Na2S2O3標準溶液滴定生成的I2發生反應：2S2O32-+I2═S4O62-+2I-，以淀粉作指示劑，隨硫代硫酸鈉溶液滴入，滴定過程中滴入最后一滴溶液藍色變為無色且半分鐘不變說明反應達到終點。

恰好完全進行時，消耗Na2S2O3溶液4.40mL，2Mn2++O2+4OH-═2MnO（OH）2↓，MnO（OH）2+2I-+4H+=Mn2++I2+3H2O，2S2O32-+I2═S4O62-+2I-，得到定量關系為：
O2～2MnO（OH）2～2I2～4S2O32-，
1 4
n 0.0044L×0.010molL-1
n=1.1×10-5mol
200mL水樣中含氧氣1.1×10-5mol×200÷40=5.5×10-5mol
氧氣濃度=5.5×10-5mol÷0.2L=2.75×10-4mol/L，
水中溶氧量（DO）=2.75×10-4mol/L×32g/mol=8.8×10-3g/L=8.8mg/L>5 mg/L，生活飲用水源的DO不能低于5mgL-1．則此水樣達標。

故答案為：恰好完全進行時，消耗Na2S2O3溶液4.40mL，2Mn2++O2+4OH-═2MnO（OH）2↓，MnO（OH）2+2I-+4H+=Mn2++I2+3H2O，2S2O32-+I2═S4O62-+2I-，得到定量關系為：
O2～2MnO（OH）2～2I2～4S2O32-，
1 4
n 0.0044L×0.010molL-1
n=1.1×10-5mol
200mL水樣中含氧氣1.1×10-5mol×200÷40=5.5×10-5mol
氧氣濃度=5.5×10-5mol÷0.2L=2.75×10-4mol/L，
水中溶氧量（DO）=2.75×10-4mol/L×32g/mol=8.8×10-3g/L=8.8mg/L>5 mg/L，生活飲用水源的DO不能低于5mgL-1．則此水樣達標。