Question

【題目】錳及其化合物在現代工業、農業生產中有著廣泛的應用，同時也是實驗室中常用的重要試劑。

(1)KMnO4是強氧化劑，其溶液中c(H+)=c(OH-)，則常溫下0.01molL-1的HMnO4溶液的pH=_____________。

(2)MnS常用于除去污水中的Pb2+等重金屬離子:Pb2+(aq)+ MnS(s)PbS(s)+Mn2+(aq)，若經過處理后的水中c(Mn2+)=1 ×10-6 molL-1，則c(Pb2+)=______________[已知Ksp(PbS)=8×10-28、Ksp(MnS)=2×10-13]。

(3)錳是農作物生長的重要微量元素，用硫酸錳溶液拌種可使農作物產量提高10%~15%。某工廠利用回收的廢舊鋅錳干電池生成硫酸錳晶體(MnSO4H2O)的流程如圖所示：

①MnSO4中含有的化學鍵類型有_______________。

②濾渣Ⅱ的主要成分是____________，濾渣Ⅰ是一種黑色單質，“還原”過程中氧化產物是Fe3+，寫出相應反應的離子方程式_________，此反應中MnO2的轉化率與溫度之間的關系如圖所示，則適宜的溫度是______________(填字母)。

a.40 ℃ b.60 ℃ c.80 ℃ d.100 ℃

③“沉錳”中有無色無味的氣體生成，還有MnCO36Mn(OH)25H2O生成，寫出相應反應的化學方程式_________。

Answer 1

【答案】2 4 ×10-21 molL-1 離子鍵、(極性)共價鍵 Fe(OH)3 MnO2 +4H++2Fe2+=2Fe3++Mn2++2H2O c 7Na2CO3+7MnSO4+ 11H2O=MnCO36Mn(OH)25H2O↓+7Na2SO4+6CO2↑

【解析】

(3)廢舊電池預處理后得到MnO2和炭粉，加入硫酸和硫酸亞鐵溶液，二氧化錳具有強氧化性，將亞鐵離子氧化成鐵離子，得到濾渣I為C，濾液中主要含Fe3+和Mn2+；加入雙氧水將過量的亞鐵離子氧化，然后加入碳酸鈉調節pH值4.5，得到Fe(OH)3沉淀，除去Fe3+，之后再加入碳酸鈉溶液進行沉錳得到MnCO36Mn(OH)25H2O，加硫酸溶解得到MnSO4溶液，蒸發濃縮冷卻結晶過濾得到硫酸錳晶體。

(1)由題給條件知KMnO4是強酸強堿鹽，故HMnO4是強酸，0.01 molL-l的HMnO4溶液的pH=2。

(2)對于反應Pb2+(aq)+ MnS(s)PbS(s)+Mn2+(aq)，K==，當c(Mn2+)=1 ×10-6 molL-1，可求出c(Pb2+)=4 ×10-21 molL-1。

(3)①MnSO4是離子化合物，含有離子鍵，中含有極性共價鍵；

②根據分析可知濾渣Ⅱ主要成分是Fe(OH)3；由流程圖知，MnO2被Fe2+還原為Mn2+，Fe2+則被氧化為Fe3+，根據電子守恒和元素守恒可知反應的離子方程式為MnO2 +4H++2Fe2+= 2Fe3+ + Mn2+ +2H2O；由圖知當溫度達到80 ℃后，MnO2的轉化率幾乎沒有變化，故溫度控制在80℃左右為好，再升高溫度轉化率變化不大，反而浪費資源；

③碳酸根水解顯堿性，錳離子水解顯酸性，二者相互促進，所以生成的氣體應為CO2，故可先寫出Na2CO3+MnSO4+ H2O→MnCO36Mn(OH)25H2O↓ +CO2↑，根據質量守恒定律確定有Na2SO4生成，得到7Na2CO3+7MnSO4+11H2O=MnCO36Mn(OH)25H2O↓ +6CO2↑ +7Na2SO4。