Question

14．称取含MnO-Cr₂O₃的矿石2.0000g，以Na₂O₂熔融后，经过浸取、煮沸，除去过氧化合物后得到含MnO₄^2-和CrO₄^2-的溶液．酸化溶液，过滤除去MnO₂，滤液及洗涤液以50.00mL0.1000mol•L^-1FeSO₄溶液处理．过量的FeSO₄用0.01000mol•L^-1KMnO₄溶液滴定，终点时消耗18.40mL．MnO₂沉淀用10.00mL0.1000mol•L^-1FeSO₄酸性溶液处理，过量的FeSO₄以0.01000mol•L^-1KMnO₄溶液滴定，终点时消耗8.24mL．
写出酸化溶液和滴定过程所涉及的所有化学反应方程式，并计算矿石中MnO和Cr₂O₃的质量百分数．[Mr（MnO）=70.94；Mr（Cr₂O₃）=151.9]．

Answer 1

分析 以Na₂O₂熔融后，经过浸取、煮沸，除去过氧化合物后得到含MnO₄^2-和CrO₄^2-的溶液．酸化发生3MnO₄^2-+4H⁺=MnO₂+2MnO₄^-+2H₂O、2CrO₄^2-+2H⁺=Cr₂O₇^2-+H₂O，滴定时发生MnO₄^-+8H⁺+5Fe²⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O、4H⁺+MnO₂+2Fe²⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O、6H⁺+Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+2H₂O，结合3MnO～3MnO₄^2-～2MnO₄^-～5Fe²⁺、Cr₂O₃～Cr₂O₇^2-～6Fe²⁺计算．

解答 解：以Na₂O₂熔融后，经过浸取、煮沸，除去过氧化合物后得到含MnO₄^2-和CrO₄^2-的溶液．酸化发生3MnO₄^2-+4H⁺=MnO₂+2MnO₄^-+2H₂O、2CrO₄^2-+2H⁺=Cr₂O₇^2-+H₂O，滴定时发生MnO₄^-+8H⁺+5Fe²⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O、4H⁺+MnO₂+2Fe²⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O、6H⁺+Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+2H₂O，
由3MnO～3MnO₄^2-～2MnO₄^-～10Fe²⁺可知，n（MnO）=$\frac{3}{2}$n（MnO₄^-）、n（Fe²⁺）=5（MnO₄^-），
则w（MnO）=$\frac{\frac{3}{2}[n（F{e}^{2+}）-5n（KMn{O}_{4}）]×M（MnO）}{矿石质量}$=$\frac{\frac{3}{2}[0.1mol/L×0.01L-5×0.01mol/L×0.0824L]×70.93g/mol}{2.0000g}$×100%=3.13%，

由Cr₂O₃～Cr₂O₇^2-～6Fe²⁺可知，n（Cr₂O₃）=$\frac{1}{6}$n（Fe²⁺），w（Cr₂O₃）=$\frac{\frac{1}{6}\{[n（F{e}^{2+}）-5n（KMn{O}_{4}）]-\frac{2}{3}n（MnO）×5\}}{矿石质量}$×M（Cr₂O₃）×100%=$\frac{\frac{1}{6}\{[0.1×0.05-5×0.01×0.184]-（0.1×0.01-5×0.01×0.00824）×5\}×151.99}{2.00}$×100%=1.44%，
答：酸化的反应为3MnO₄^2-+4H⁺=MnO₂+2MnO₄^-+2H₂O、2CrO₄^2-+2H⁺=Cr₂O₇^2-+H₂O，滴定涉及的反应为MnO₄^-+8H⁺+5Fe²⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O、4H⁺+MnO₂+2Fe²⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O、6H⁺+Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+2H₂O，矿石中MnO和Cr₂O₃的质量百分数分别为3.13%、1.44%．

点评 本题考查氧化还原反应滴定的计算，把握发生的反应及反应中的物质的量关系为解答的关键，侧重分析与计算能力的综合考查，题目难度较大，为2004年博士研究生入学考试题．