Question

【題目】工業(yè)上用含錳廢料(主要成分MnO2，含有少量Fe2O3、Al2O3、CuO、CaO等)與煙氣脫硫進行聯(lián)合處理并制備MnSO4的流程如下：

已知：25℃時，部分氫氧化物的溶度積常數(shù)(Ksp)如下表所示。

氫氧化物	Al(OH)3	Fe(OH)3	Cu(OH)2	Mn(OH)2
Ksp	1.0×10-33	4.0×10-38	2.0×10-20	4.0×10-14

請回答：

(1)沉淀1的化學(xué)式為__________________。

(2)(NH4)2S的電子式為________________；“凈化”時，加入(NH4)2S的作用為___________________。

(3)“酸化、還原”中，發(fā)生的所有氧化還原反應(yīng)的離子方程式為__________________。

(4)已知：濾液3中除MnSO4外，還含有少量(NH4)2SO4。(NH4)2SO4、MnSO4的溶解度曲線如下圖所示。

據(jù)此判斷，操作“I”應(yīng)為蒸發(fā)濃縮、____________、洗滌、干燥。

(5)工業(yè)上可用電解酸性MnSO4溶液的方法制備MnO2，其陽極反應(yīng)式為________________。

(6)25.35 g MnSO4·H2O樣品受熱分解過程的熱重曲線(樣品質(zhì)量隨溫度變化的曲線)如下圖所示。

①300℃時，所得固體的化學(xué)式為______________________。

②1150℃時，反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________________。

Answer 1

【答案】 CaSO4 使Cu2+轉(zhuǎn)化為CuS沉淀（或除去Cu2+） MnO2+SO2＝Mn2++SO42- 、 Fe2O3+SO2+2H+＝2Fe2++SO42-+H2O 趁熱過濾 Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+ MnSO4 3MnO2 Mn3O4＋O2↑

【解析】(1)硫酸鈣微溶，因此沉淀1的化學(xué)式為CaSO4。(2)(NH4)2S是離子化合物，電子式為；濾液1中加入雙氧水氧化亞鐵離子為鐵離子，根據(jù)氫氧化物的溶度積常數(shù)(Ksp) 可知pH＝5時鋁離子、鐵離子沉淀完全，濾液2中還含有銅離子，因此“凈化”時，加入(NH4)2S的作用為使Cu2+轉(zhuǎn)化為CuS沉淀。(3)根據(jù)以上分析可知“酸化、還原”中，發(fā)生的所有氧化還原反應(yīng)的離子方程式為MnO2+SO2＝Mn2++SO42-、Fe2O3+SO2+2H+＝2Fe2++SO42-+H2O。(4)硫酸錳的溶解度隨溫度升高達到最大值后繼續(xù)升高溫度溶解度降低，而硫酸銨的溶解度一直隨溫度升高而增大，所以操作“I”應(yīng)為蒸發(fā)濃縮、趁熱過濾、洗滌、干燥。(5)工業(yè)上可用電解酸性MnSO4溶液的方法制備MnO2，說明錳離子在陽極失去電子，則其陽極反應(yīng)式為Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+。(6)①25.35 g MnSO4·H2O的物質(zhì)的量是25.35g÷169g/mol=0.15mol。其中結(jié)晶水的質(zhì)量＝0.15mol×18g/mol＝2.7g，由于25.35g-2.7g=22.65g，所以300℃時，所得固體的化學(xué)式為MnSO4。②850℃時質(zhì)量又減少22.65g-13.05g=9.6g，由于0.15molSO2恰好是9.6g，所以此時得到的物質(zhì)是MnO2；1150℃時，固體質(zhì)量又減少13.05g-11.45g=1.6g，即減少氧原子的質(zhì)量是1.6g，物質(zhì)的量是0.1mol，剩余氧原子的物質(zhì)的量是0.15mol×2-0.1mol=0.2mol，即Mn和O的個數(shù)之比是0.15:0.2=3:4，所以得到的物質(zhì)是Mn3O4，因此反應(yīng)的化學(xué)方程式為3MnO2Mn3O4＋O2↑。