Question

利用含锰废水（主要含Mn²⁺、SO₄^2-、H⁺、Fe²⁺、Al³⁺、Cu²⁺）可制备高性能磁性材料碳酸锰（MnCO₃）．其中一种工业流程如下：

已知某些物质完全沉淀的pH如下表：

沉淀物	Fe（OH）3	Al（OH）3	Cu（OH）2	Mn（OH）2	CuS	MnS	MnCO3
沉淀完全时的pH	3.7	5.2	6.4	9.8	≥0	≥7	≥7

回答下列问题：
（1）过程②中，所得滤渣的主要成分是

 

．
（2）过程③中，发生反应的离子方程式是

 

．
（3）过程④中，若生成的气体J可使澄清石灰水变浑浊，则生成MnCO₃的反应的离子方程式是

 

．
（4）由MnCO₃可制得重要的催化剂MnO₂：2MnCO₃+O₂

加热  .

2MnO₂+2CO₂．
现在空气中加热460.0g MnCO₃，得到332.0g产品，若产品中杂质只有MnO，则该产品中MnO₂的质量分数是

 

（用百分数表示，小数点后保留1位）．

Answer 1

考点：常见离子的检验方法

专题：物质检验鉴别题,离子反应专题

分析：（1）根据表中各物质完全沉淀需要的pH判断滤渣的主要成分；
（2）结合表中数据可知，pH≥7时硫化锰才沉淀完全，而硫化铜在pH≥0已经沉淀完全，所以加入硫化锰目的是除去铜离子，据此写出反应的离子方程式；
（3）根据产生的气体能够使澄清石灰水变浑浊可知，该气体为二氧化碳，反应物为碳酸氢根离子和锰离子，反应产物为碳酸锰、二氧化碳气体和水，据此写出反应的离子方程式；
（4）460.0g MnCO₃的物质的量为4mol，设备氧化生成二氧化锰的物质的量为xmol，则没有被氧化的氧化锰（4-x）mol，根据332.0g产品列式计算出二氧化锰的物质的量，再计算出二氧化锰的含量．

解答： 解：（1）根据表中数据可知，氢氧化铝完成沉淀的pH为5.2，氢氧化铁完全沉淀的pH为3.7，所以调节pH在5.2，Fe²⁺和Al³⁺均以Fe（OH）₃和Al（OH）₃沉淀状态存在，即滤渣的成分为：Fe（OH）₃、Al（OH）₃，
故答案为：Fe（OH）₃、Al（OH）₃；
（2）CuS在pH≥0时完全沉淀，而MnS在pH≥7时完全沉淀，所以加入MnS是为了使其中Cu²⁺产生CuS沉淀除去，故搅拌目的是使MnS 与 Cu²⁺快速、充分反应，反应的离子方程式：MnS+Cu²⁺=Mn²⁺+CuS↓，
故答案为：MnS+Cu²⁺=Mn²⁺+CuS↓；
（3）生成的气体J可使澄清石灰水变浑浊，该气体为二氧化碳，Mn²⁺和加入的HCO₃^-反应，产生CO₂气体和MnCO₃沉淀，反应的离子方程式：Mn²⁺+2HCO₃^-=MnCO₃+CO₂↑+H₂O，
故答案为：Mn²⁺+2HCO₃^-=MnCO₃+CO₂↑+H₂O；
（4）MnCO₃受热分解为MnO，MnO部分氧化为MnO₂，产品中杂质有MnO，460.0 gMnCO₃的物质的量为：

460.0g

115g/mol

=4mol，受热产生4molMnO，设产生MnO₂物质的量为xmol，即有xmolMnO氧化，剩余MnO为（4-x）mol，产物的总质量为：（4-x）mol×71g/mol+xmol×87g/mol=332g，解得x=3，则MnO₂的质量分数=

3mol×87g/mol

332g

×100%=78.6%，
故答案为：78.6%．

点评：本题考查了铁盐和亚铁盐的相互转变、常见离子的检验方法、难溶电解质的溶解平衡及离子方程式的书写，题目难度中等，解题关键是合理分析题中生成流程及表中离子完全沉淀时的数据的含义，试题培养了学生分析、理解能力及灵活应用所学知识的能力．