Question

采用硫酸同槽浸出软锰矿（主要成分MnO₂）和黄铜矿（主要成分CuFeS₂）的新工艺方法提取锰、铜、铁元素获得成功，符合绿色化学思想，生产流程示意如下：已知：

步骤①：5MnO₂+2CuFeS₂+10H₂SO₄=5MnSO₄+Fe₂（SO₄）₃+2CuSO₄+4S+10H₂O
（1）请写出MnO₂一种用途：______．
根据下表数据，回答相关问题．

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

（2）E：______，F：______，D中主要溶质______（填化学式）．
（3）若c（MnSO₄）=3×10^-6 mol?L^-1，c（CO₃^2-）=3.3×10^-5 mol?L^-1，则MnSO₄溶液与碳酸盐溶液按体积比2：1混合，恰好达到溶解平衡，MnCO₃的K_sp=______．
（4）请写出步骤④发生的离子反应方程式：______．
（5）步骤⑤，在不同温度下分解可得到锰的不同氧化物．根据如图数据计算：530℃至1000℃时，可得一种固体纯净物．其化学式为：______．

（6）称取0.435g软锰矿于烧杯中，再分别往烧杯中加入过量的20.00mL 0.1000mol?L^-1 Na₂C₂O₄溶液和过量的硫酸，充分搅拌溶解，过滤，将滤液转移至锥形瓶中，用0.1000mol?L^-1的KMnO₄溶液滴定至终点，消耗了4.00mL KMnO₄的溶液．反应式如下：MnO₂+Na₂C₂O₄+2H₂SO₄=MnSO₄+Na₂SO₄+2CO₂↑+2H₂O
①写出酸性KMnO₄溶液滴定剩余Na₂C₂O₄溶液的离子反应方程式：______．
②计算软锰矿中MnO₂的百分含量______．

Answer 1

【答案】分析：（1）根据所学知识来回答二氧化锰的作用；
（2）根据离子沉淀所需调节的溶液的酸碱性情况数据来回答；
（3）根据MnCO₃的K_sp=[Mn²⁺]?[CO₃^2-]来计算；
（4）向含有锰离的盐中通入二氧化碳和氨气，可以获得碳酸锰沉淀；
（5）根据图示信息：530℃是获得的是8.7g的二氧化锰，在1000℃是得到的是7.9gMn的氧化物来计算回答；
（6）①高锰酸钾具有强氧化性，可以将草酸根氧化；
②根据锰元素守恒的思想来计算二氧化锰的百分含量．
解答：解：（1）在所学知识中，二氧化锰的作用有：在双氧水的分解反应中做催化剂，在实验室可以用二氧化锰和浓盐酸反应制取氯气，故答案为：催化剂、制备氯气；
（2）根据表中数据，氢氧化铁在pH=6.4开始沉淀，当pH=9.0时沉淀完全，氢氧化铜在pH=4.2开始沉淀，当pH=6.7时沉淀完全，所以步骤②先获得的是氢氧化铁，然后获得的是氢氧化铜，最后溶液是硫酸铵，
故答案为：Fe（OH）₃、Cu（OH）₂、（NH₄）₂SO₄；
（3）MnCO₃的K_sp=[Mn²⁺]?[CO₃^2-]==2.2×10^-11，故答案为：2.2×10^-11；
（4）向含有锰离的盐中通入二氧化碳和氨气，可以获得碳酸锰沉淀，原理为：Mn²⁺+2NH₃+CO₂+H₂O=MnCO₃↓+2NH₄⁺，
故答案为：Mn²⁺+2NH₃+CO₂+H₂O=MnCO₃↓+2NH₄⁺；
（5）530℃是获得的是8.7g的二氧化锰，物质的量是0.1mol，在1000℃是得到的是7.9gMn的氧化物，相对分子质量==79或是79的整数倍，所以是Mn₂O₃，故答案为：Mn₂O₃；
（6）①高锰酸钾具有强氧化性，可以将草酸根氧化，实质是：C₂O₄^2-+2MnO₄^-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，
故答案为：C₂O₄^2-+2MnO₄^-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；
②0.1000mol?L^-1的KMnO₄溶液滴定至终点，消耗了4.00mL KMnO₄的溶液，则草酸钠的剩余量=0.1000mol?L^-1×0.004L×=0.001mol，所以反应掉的草酸钠的量是0.001mol，根据反应MnO₂+Na₂C₂O₄+2H₂SO₄=MnSO₄+Na₂SO₄+2CO₂↑+2H₂O，
0.001mol Na₂C₂O₄溶液消耗掉的二氧化锰的物质的量为0.001mol，所以软锰矿中MnO₂的百分含量=×100%=20.0%，故答案为：20%．
点评：本题是一道物质的分离和提醇知识的综合题目，要求学生具有分析和解决问题的能力，综合性较强，难度较大．