Question

【題目】利用鋅錳干電池內的黑色固體水浸后的碳包濾渣(含MnO2、C、Hg2+等）制取MnSO4 H2O 的實驗流程如下：

已知:25℃時，幾種硫化物的溶度積常數如下:

物質	FeS	MnS	HgS
溶度積	5.0×l0-18	4.6×l0-14	2.2×l0-54

25℃時，部分金屬陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH如下表所示:

沉淀物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Mn(OH)2
開始沉淀的pH	2.7	7.6	8.3
完全沉淀的pH	3.7	9.7	9.8

（1）上述流程中，蒸發實驗操作時用到的硅酸鹽材質的儀器有______________。

（2）在加熱條件下“浸取”，其原因是__________________；浸取時生成MnSO4和Fe2(SO4)3的化學方程式為__________________________。

（3）濾渣I的成分為MnO2、C和____________(填化學式）；若浸取反應在25℃時進行，FeS足量，則充分浸取后溶液中的c(Hg2+)/C(Fe2+)= ____________(填數值）。

（4）“氧化”時的離子方程式為____________；氧化時可用H2O2代替MnO2，H2O2的電子式為_______。

（5）中和時，應該調節溶液pH的范圍到____________。

Answer 1

【答案】 蒸發皿、玻璃棒、酒精燈 加快浸取時的反應速率 9MnO2+2FeS+10H2SO4=9MnSO4+Fe2(SO4)3+10H2O HgS 4.4×10-37 2Fe2++MnO2+4H+=2Fe3++Mn2++2H2O 3.7 ≤ pH <8.3

【解析】碳包濾渣在浸取時，FeS將其中的二氧化錳還原為可溶性的MnSO4，還可以將汞離子轉化為溶度積更小的HgS過濾后除去。氧化時，將溶液中剩余的亞鐵離子氧化為Fe3+。中和時，用碳酸錳調pH為3.7~8.3，使Fe3+水解為Fe(OH)3后過濾除去且不會生成Mn(OH)2沉淀,濾液中含硫酸和硫酸錳兩種溶質，經蒸發濃縮、降溫結晶、過濾、洗滌、干燥后得到了產品硫酸錳晶體。

(1). 上述流程中，蒸發實驗操作時用到的硅酸鹽材質的儀器有蒸發皿、玻璃棒、酒精燈。

(2). 在加熱條件下“浸取”，可以加快浸取時所發生的化學反應速率；浸取時生成MnSO4和Fe2(SO4)3的化學方程式為9MnO2+2FeS+10H2SO4=9MnSO4+Fe2(SO4)3+10H2O。

(3). 濾渣I的成分除MnO2、C之外，還有HgS；若浸取反應在25℃時進行，FeS足量，則充分浸取后溶液中的c(Hg2+)/c(Fe2+)= = = 4.4×10-37。

(4). “氧化”時的離子方程式為2Fe2++MnO2+4H+=2Fe3++Mn2++2H2O；氧化時可用H2O2代替MnO2，H2O2的電子式為。

(5). 中和時，應該調節溶液pH的范圍到3.7 ≤ pH <8.3 。