Question

【题目】以软锰矿粉（主要含有MnO2，还含有少量的Fe2O3、Al2O3等杂质）为原料制备高纯MnO2的流程如下图所示：

已知：①常温下，Ksp[Fe(OH)3]=8.0×10-38，Ksp [Al(OH)3]=4.0×10-34。

②常温下，氢氧化物沉淀的条件：Al3+、Fe3+完全沉淀的pH分别为4.6、3.4；Mn2+开始沉淀的pH为8.1。

③常温下，当溶液中金属离子物质的量浓度小于或等于1×10-5mol·L-l时，可视为该金属离子已被沉淀完全。

（1）实验室预计需要使用480 mL 2 mol·L－1的硫酸，准备用18.4 mol·L-1的浓硫酸来配制，需用量筒量取浓硫酸________mL；配制时所用玻璃仪器除量筒、烧杯和玻璃棒外，还需_______。

（2）加入硫酸亚铁的原因为_____________________________。

（3）“酸浸”过程中不能用浓盐酸替代硫酸，原因是_____________(用离子方程式表示）。“酸浸”时为加快反应速率可采取的措施是_____________________（至少写两个)。

（4）加入氨水应调节pH的范围为_______。“过滤II”所得滤渣为MnCO3，滤液中溶质的主要成分是_______（填化学式）

（5）加入碳酸氢铵产生沉淀的过程称为“沉锰”。

①“沉锰”过程中放出CO2，反应的离子方程式为_________。

②“沉锰”过程中沉锰速率与温度的关系如图所示。当温度高于60℃时，沉锰速率随着温度升高而减慢的原因可能是_______。

Answer 1

【答案】54.0 500mL容量瓶、胶头滴管 将MnO2还原为MnSO4及酸浸时做催化剂 MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O 粉碎矿石、适当加热 4.68.1 (NH4)2SO4 Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O 温度过高时碳酸氢铵的分解速率显著加快，沉锰速率随碳酸氢铵浓度的减小而减慢

【解析】

(1)实验室用18.4molL1的浓硫酸配制480mL 2molL1的硫酸，容量瓶规格是500mL，稀释前后硫酸的物质的量不变，据此计算浓硫酸体积；配制时所用玻璃仪器除量筒、烧杯和玻璃棒外，还 500mL容量瓶、胶头滴管；

（2）软锰矿粉（主要含有MnO2，还含有少量的Fe2O3、Al2O3等杂质）、硫酸亚铁先用稀硫酸酸浸，用双氧水将酸浸液中的亚铁离子氧化成铁离子，然后加入氨水调节溶液的pH使铁离子、铝离子转化成Al(OH)3、Fe(OH)3沉淀，过滤除去杂质，滤液中含有锰离子，向滤液中加入碳酸氢铵溶液得到MnCO3沉淀，过滤后得到MnCO3，滤液中只有含有(NH4)2SO4；MnCO3经过焙烧得到高纯MnO2，据此解答。

(1) 实验室用18.4molL1的浓硫酸配制480mL 2molL1的硫酸，容量瓶规格是500mL，稀释前后硫酸的物质的量不变，浓硫酸体积=2mol/L×0.5L÷18.4mol/L=54mL；配制时所用玻璃仪器除量筒、烧杯和玻璃棒外，还需500mL容量瓶、胶头滴管，500mL容量瓶配制溶液、胶头滴管定容，故答案为：54.0；500mL容量瓶、胶头滴管；

（2）硫酸亚铁在酸性条件下将MnO2还原为MnSO4，且酸浸时硫酸亚铁作为催化剂，故答案为：将MnO2还原为MnSO4及酸浸时做催化剂；

（3）“酸浸”过程中不能用浓盐酸替代硫酸，因为二氧化锰会氧化浓盐酸，发生反应：MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O，将矿石粉碎与适当加热均可以加快反应速率，故答案为：MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O，粉碎矿石、适当加热；

（4）常温下Al3+、Fe3+完全沉淀的pH分别为4.6、3.4，Mn2+开始沉淀的pH为8.1，所以加入氨水调节pH范围为4.68.1，“过滤”所得滤渣为MnCO3，滤液中溶质的主要成分是(NH4)2SO4，故答案为：4.68.1，(NH4)2SO4；

（5）①“沉锰”过程中锰离子与碳酸氢根离子反应生成碳酸锰沉淀，并放出CO2，该反应应的离子方程式为：Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O，故答案为：Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O；

②当温度高于60℃时，温度过高碳酸氢铵的分解速率显著加快，导致沉锰速率随碳酸氢铵浓度的减小而减慢，故答案为：温度过高时碳酸氢铵的分解速率显著加快，沉锰速率随碳酸氢铵浓度的减小而减慢。