Question

采用硫酸同槽浸出軟錳礦（主要成分MnO₂）和黃銅礦（主要成分CuFeS₂）的新工藝方法提取錳、銅、鐵元素獲得成功，符合綠色化學思想，生產流程示意如下：已知：

步驟①：5MnO₂+2CuFeS₂+10H₂SO₄=5MnSO₄+Fe₂（SO₄）₃+2CuSO₄+4S+10H₂O
（1）請寫出MnO₂一種用途：

催化劑、制備氯氣

．
根據下表數據，回答相關問題．

	Cu（OH）2	Fe（OH）3	Mn（OH）2	Fe（OH）2
開始沉淀pH	4.2	1.5	7.3	6.4
完全沉淀pH	6.7	3.2	9.8	9.0

（2）E：

Fe（OH）₃

，F：

Cu（OH）₂

，D中主要溶質

（NH₄）₂SO₄

（填化學式）．
（3）若c（MnSO₄）=3×10^-6 mol?L^-1，c（CO₃^2-）=3.3×10^-5 mol?L^-1，則MnSO₄溶液與碳酸鹽溶液按體積比2：1混合，恰好達到溶解平衡，MnCO₃的K_sp=

2.2×10^-11

．
（4）請寫出步驟④發生的離子反應方程式：

Mn²⁺+2NH₃+CO₂+H₂O=MnCO₃↓+2NH₄⁺

．
（5）步驟⑤，在不同溫度下分解可得到錳的不同氧化物．根據如圖數據計算：530℃至1000℃時，可得一種固體純凈物．其化學式為：

Mn₂O₃

．

（6）稱取0.435g軟錳礦于燒杯中，再分別往燒杯中加入過量的20.00mL 0.1000mol?L^-1 Na₂C₂O₄溶液和過量的硫酸，充分攪拌溶解，過濾，將濾液轉移至錐形瓶中，用0.1000mol?L^-1的KMnO₄溶液滴定至終點，消耗了4.00mL KMnO₄的溶液．反應式如下：MnO₂+Na₂C₂O₄+2H₂SO₄=MnSO₄+Na₂SO₄+2CO₂↑+2H₂O
①寫出酸性KMnO₄溶液滴定剩余Na₂C₂O₄溶液的離子反應方程式：

5C₂O₄^2-+2MnO₄^-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O

．
②計算軟錳礦中MnO₂的百分含量

20.0%

．

Answer 1

分析：（1）根據所學知識來回答二氧化錳的作用；
（2）根據離子沉淀所需調節的溶液的酸堿性情況數據來回答；
（3）根據MnCO₃的K_sp=[Mn²⁺]?[CO₃^2-]來計算；
（4）向含有錳離的鹽中通入二氧化碳和氨氣，可以獲得碳酸錳沉淀；
（5）根據圖示信息：530℃是獲得的是8.7g的二氧化錳，在1000℃是得到的是7.9gMn的氧化物來計算回答；
（6）①高錳酸鉀具有強氧化性，可以將草酸根氧化；
②根據錳元素守恒的思想來計算二氧化錳的百分含量．

解答：解：（1）在所學知識中，二氧化錳的作用有：在雙氧水的分解反應中做催化劑，在實驗室可以用二氧化錳和濃鹽酸反應制取氯氣，故答案為：催化劑、制備氯氣；
（2）根據表中數據，氫氧化鐵在pH=6.4開始沉淀，當pH=9.0時沉淀完全，氫氧化銅在pH=4.2開始沉淀，當pH=6.7時沉淀完全，所以步驟②先獲得的是氫氧化鐵，然后獲得的是氫氧化銅，最后溶液是硫酸銨，
故答案為：Fe（OH）₃、Cu（OH）₂、（NH₄）₂SO₄；
（3）MnCO₃的K_sp=[Mn²⁺]?[CO₃^2-]=

3×10-6×2

3

×

3.3×10-5

3

=2.2×10^-11，故答案為：2.2×10^-11；
（4）向含有錳離的鹽中通入二氧化碳和氨氣，可以獲得碳酸錳沉淀，原理為：Mn²⁺+2NH₃+CO₂+H₂O=MnCO₃↓+2NH₄⁺，
故答案為：Mn²⁺+2NH₃+CO₂+H₂O=MnCO₃↓+2NH₄⁺；
（5）530℃是獲得的是8.7g的二氧化錳，物質的量是0.1mol，在1000℃是得到的是7.9gMn的氧化物，相對分子質量=

7.9

0.1

=79或是79的整數倍，所以是Mn₂O₃，故答案為：Mn₂O₃；
（6）①高錳酸鉀具有強氧化性，可以將草酸根氧化，實質是：C₂O₄^2-+2MnO₄^-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，
故答案為：C₂O₄^2-+2MnO₄^-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；
②0.1000mol?L^-1的KMnO₄溶液滴定至終點，消耗了4.00mL KMnO₄的溶液，則草酸鈉的剩余量=0.1000mol?L^-1×0.004L×

5

2

=0.001mol，所以反應掉的草酸鈉的量是0.001mol，根據反應MnO₂+Na₂C₂O₄+2H₂SO₄=MnSO₄+Na₂SO₄+2CO₂↑+2H₂O，
0.001mol Na₂C₂O₄溶液消耗掉的二氧化錳的物質的量為0.001mol，所以軟錳礦中MnO₂的百分含量=

0.001mol×87g/mol

0.435g

×100%=20.0%，故答案為：20%．

點評：本題是一道物質的分離和提醇知識的綜合題目，要求學生具有分析和解決問題的能力，綜合性較強，難度較大．