Question

【题目】马日夫盐[Mn(H2PO4)2·2H2O]在国防工业中常用作各种武器的润滑层和防护层。以软锰矿(主要成分为MnO2及少量的FeO、Al2O3和SiO2)为原料制备马日夫盐的主要工艺流程如图：

（1）“漫锰”时为了提高浸取率，可采取的措施有_________(任写出一条)；在步骤一中，如果SO2气体中混有空气，测得反应液中Mn2+、SO42-的浓度随反应时间t变化如图，产生该现象的原因是_______________；

（2）关于“步骤二”的说法正确的是_________ ；

A．为提高萃取率和产品产量，实验时分多次萃取并合并萃取液

B．溶液中加入萃取剂Y，转移至分液漏斗中。塞上玻璃塞，如图用力振摇

C．经几次振据并放气后，手持分液漏斗静置待液体分层

D．分液时，将分液湿斗上的玻璃塞打开或使塞上的四槽对准漏4口上的小孔，打开旋塞，待油水界面与旋塞上口相切，关闭旋塞后再从上口倒出上层液体

（3）已知几种离子开始沉淀和完全沉淀时的pH如下表所示：

离子	开始沉淀时的pH	完全沉淀时的pH
Fe2+	7.6	9.7
Fe3+	2.7	3.7
Al3+	3.8	4.7
Mn2+	8.3	9.8

滤渣X的化学式为_____，步骤三时，pH值应调到的范围是________________；

（4）步骤四时，将Na2CO3溶液逐渐加入锰盐溶液中；若顛倒滴加顺序可能会生成__________已知Ksp(MnCO3)=2.24×10-11，加入饱和Na2CO3溶液使Mn2+恰好沉淀完全后.溶液中c(CO32-)=________；

（5）步骤五产生马日夫盐晶体的化学反应方程式为___________________。

Answer 1

【答案】适当升温、适当增大硫酸浓度、搅拌 Mn2+为SO2(或H2SO3)与O2反应的催化剂 AD Al(OH)3 4.7≤pH<8.3或[4.7,8.3） Mn(OH)2 2.2410-6molL-1 MnCO3+2H3PO4+H2O=Mn(H2PO4)22H2O+CO2↑

【解析】

软锰矿(主要成分为MnO2及少量的FeO、Al2O3和SiO2)加入稀硫酸溶解部分金属氧化物，通入二氧化硫进行步骤一“浸锰”操作，二氧化硫与MnO2发生氧化还原，将二氧化锰转换为Mn2+，步骤一过滤，滤渣是SiO2。步骤二加入有机萃取剂萃取Fe3+，有机相中含有Fe3+经过分液除去，步骤三对无机相进行调节pH值，使Al3+沉淀完全的同时不影响Mn2+，则调节pH范围是大于等于4.7小于8.3，然后进行过滤，滤渣X为Al(OH)3，往滤液中加入Na2CO3溶液进行“沉锰”操作，得到碳酸锰固体，加入磷酸进行酸溶可以得到马日夫盐Mn(H2PO4)2·2H2O。

（1）提高浸取率，一般可以适当增大酸的浓度、适当提高反应温度、搅拌等；步骤一中通入SO2与软锰矿中MnO2发生氧化还原，将MnO2转换为Mn2+，将SO2转化为SO42-，随着二氧化硫通入量增加，Mn2+和SO42-同等程度增大。若SO2气体中混有空气，空气中的氧气可以作氧化剂，代替MnO2，根据浓度时间变化图，开始一段时间化学反应速率较慢，Mn2+和SO42-浓度同等程度略有增大，说明氧气几乎没反应，在2h后SO42-浓度明显增大，此时Mn2+保持平缓，说明在此过程发生SO2和空气中氧气的氧化还原反应，且Mn2+作催化剂；

（2）利用物质在两种互不相溶的溶剂中溶解度的不同，式物质从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中。物质在两种溶剂中有着不同的溶解度，称为分配定律。需要经过反复多次萃取，才可以提高萃取率和产品产率，故A项实验时分多次萃取并合并萃取液说法是正确的；萃取分液的操作如下：1.检查分液漏斗是否漏水；2.在分液漏斗中先装入溶液再加入萃取剂Y；3.振荡摇匀：塞上玻璃塞，右手拇指压住瓶塞，左手按住分液漏斗的活塞，保证不漏液，做倒转振荡，让两种液体充分混合，过程中压强增大，通过活塞放气。故B说法错误；4.将分液漏斗放置在铁架台上静置分层，C项说法错误；5.分液：将分液湿斗上的玻璃塞打开或使塞上的四槽对准漏4口上的小孔，打开旋塞，待油水界面与旋塞上口相切，关闭旋塞后再从上口倒出上层液体，分液完成，故D项说法正确；故选AD。

（3）通过分析可知，滤渣X为Al(OH)3；由离子开始沉淀和沉淀完全的pH表格可得，使Al3+沉淀完全，pH应大于等于4.7，但同时不影响Mn2+，不能使Mn2+沉淀，pH应小于8.3，故在步骤三pH应调到的范围是4.7≤pH<8.3或[4.7,8.3）；

（4）步骤四时，若将Mn2+溶液滴加到Na2CO3溶液中，Na2CO3溶液显碱性，使得Mn2+沉淀生成Mn(OH)2；加入饱和Na2CO3溶液使Mn2+恰好沉淀完全生成MnCO3，溶液中存在碳酸锰的沉淀溶解平衡Ksp(MnCO3)=c（Mn2+）·c（CO32-），Mn2+恰好沉淀完全指的是c（Mn2+）=1.0×10-5，故溶液中c(CO32-)=；

（5）步骤五得到的MnCO3用磷酸进行酸溶，通过主要主要产物的分析，该反应没有化合价变化，不属于氧化还原，碳酸锰中的碳酸根在酸性环境下转化为二氧化碳，故产生马日夫盐晶体的化学反应方程式为：MnCO3+2H3PO4+H2O=Mn(H2PO4)22H2O+CO2↑。