Question

【题目】以软锰矿(主要成分为MnO2)和硫锰矿(主要成分为MnS)为原料制备硫酸锰晶体的工艺流程如下：

(1)滤渣中存在一种非金属单质，则酸浸过程中的化学方程式为_________________________________。

(2)实验室常用氧化还原法测定MnSO4·H2O晶体的纯度，原理如下：2Mn2＋＋NO3-＋4PO43-＋2H＋===2[Mn(PO4)2]3－＋NO2-＋H2O NH4+＋NO2-===N2↑＋2H2O [Mn(PO4)2]3－＋Fe2＋===Mn2＋＋[Fe(PO4)2]3－；称取MnSO4·H2O样品1.000 0 g，溶于适量水，以磷酸作配位剂，加入过量硝酸铵，在220～240 ℃下充分反应。然后以N—苯代邻氨基苯甲酸作指示剂，用0.100 0 mol·L－1硫酸亚铁铵标准溶液滴定生成的[Mn(PO4)2]3－至终点。重复操作3次，记录数据如下表：

滴定次数	标准液读数mL
	滴定前	滴定后
1	0.10	20.20
2	1.32	21.32
3	1.05	20.95

①已知：Fe2＋＋NO2-＋2H＋===Fe3＋＋NO↑＋H2O。

测定过程中，硝酸铵的作用是____________________和____________________。

②若滴定过程中标准溶液硫酸亚铁铵不是新配置的，所测定的MnSO4·H2O晶体的纯度将会________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。

③计算样品中MnSO4·H2O的质量分数(写出计算过程)__________________。

Answer 1

【答案】MnO2＋MnS＋2H2SO4===2MnSO4＋S＋2H2O 将试样中的二价锰定量氧化成三价锰 与产生的亚硝酸盐反应消除对滴定的影响 偏高 消耗(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液平均值为20.00 mL。

2MnSO4·H2O～2[Mn(PO4)2]3－～2Fe2＋

n(MnSO4·H2O)＝n(Fe2＋)＝20.00 mL×10－3 L·mL－1×0.100 0 mol·L－1＝2×10－3 mol

样品中MnSO4·H2O的质量分数为＝33.8%

【解析】

软锰矿和硫锰矿在稀硫酸中酸浸，发生反应，得到滤渣，含有S，过滤得到滤液中含硫酸锰和稀硫酸，经过结晶得到硫酸锰晶体；用0.100 0 mol·L－1硫酸亚铁铵标准溶液测定流程图中MnSO4H2O晶体样品的纯度，主要是和生成的[Mn(PO4)2]3－反应，据此分析。

（1）MnO2是两性化合物，在酸性条件之下是一种氧化剂，根据流程图分析，MnO2和MnS在稀硫酸中反应生成一种非金属单质，即滤渣1，同时产生MnSO4，是一个氧化还原反应，则“酸浸”时反应的化学方程式为为：MnO2＋MnS＋2H2SO4===2MnSO4＋S＋2H2O，
故答案为：MnO2＋MnS＋2H2SO4===2MnSO4＋S＋2H2O；
（2）①由原理反应：2Mn2＋＋NO3-＋4PO43-＋2H＋===2[Mn(PO4)2]3－＋NO2-＋H2O NH4+＋NO2-===N2↑＋2H2O可知，硝酸铵的作用是将试样中的二价锰定量氧化成三价锰和与产生的亚硝酸盐反应消除对滴定的影响。

故答案为：将试样中的二价锰定量氧化成三价锰；与产生的亚硝酸盐反应消除对滴定的影响；

②若滴定过程中标准溶液硫酸亚铁铵不是新配置的，部分Fe2+被氧化为Fe3+，滴定时消耗的标准液偏多，故所测定的MnSO4·H2O晶体的纯度将会偏高。

故答案为：偏高；

③用0.100 0 mol·L－1硫酸亚铁铵标准溶液测定流程图中MnSO4H2O晶体样品的纯度，主要是和生成的[Mn(PO4)2]3－反应，取MnSO4·H2O样品1.000 0 g，

三次消耗(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液平均值为=20.00 mL。

根据关系式：2MnSO4·H2O～2[Mn(PO4)2]3－～2Fe2＋

n(MnSO4·H2O)＝n(Fe2＋)＝20.00 mL×10－3 L·mL－1×0.100 0 mol·L－1＝2×10－3 mol，

样品中MnSO4·H2O的质量分数为＝×100%=33.8%，

故答案为：消耗(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液平均值为20.00 mL。

2MnSO4·H2O～2[Mn(PO4)2]3－～2Fe2＋

n(MnSO4·H2O)＝n(Fe2＋)＝20.00 mL×10－3 L·mL－1×0.100 0 mol·L－1＝2×10－3 mol

样品中MnSO4·H2O的质量分数为＝33.8%。