Question

【題目】錳及其化合物在工農業生產和科技領域具有廣泛的應用。

Ⅰ．溶液中的Mn2+可被酸性（NH4）2S2O8溶液氧化為MnO4-，該方法可用于檢驗Mn2+。

（1）用酸性（NH4）2S2O8溶液檢驗Mn2+時的實驗現象為________________________。

（2）該反應的離子方程式為_____________________。

（3）（NH4）2S2O8可視為由兩分子琉酸縮合所得，若硫酸的結構簡式為，則H2S2O8的結構簡式為 ________________。

Ⅱ．實驗室用含錳廢料（主要成分為MnO2，還含有少量Al2O3、MgO、SiO2）為原料制備Mn的工藝流程如下圖所示。

已知：①部分難溶物的溶度積常數如下表所示。

難溶物	Fe（OH）3	Al（OH）3	Mg（OH）2	Mn（OH）2
溶度積常數	4.0×10-38	1.0×10-33	1.8×10-11	1.8×10-13

②當溶液中離子濃度≤1.0×10-5mol L-1時，可認為該離子沉淀完全。

（1）“酸浸”時，MnO2將Fe氧化為Fe3+，該反應的離子方程式為________________________；該過程中浸出時間和液固比對錳浸出率的影響分別如下圖所示。

則適宜的浸出時間和液固比分別為____________、____________。

（2）若“酸浸”后所得濾液中c（Mn2+）=0.18molL-1，則應“調pH”的范圍為________________________。

（3）“煅燒”反應中氧化劑與還原劑的物質的量之比為__________。“還原”時發生的置換反應在化學上又叫作__________。

Answer 1

【答案】溶液由無色變為紫紅色 5S2O82-+2Mn2++8H2O=2MnO4-+10SO42-+16H+ 3MnO2+2Fe+12H+=3Mn2++2Fe3++6H2O 60min 3:1 ≤pH＜8 1:2 鋁熱反應

【解析】

Ⅱ.用硫酸浸取中，只有SiO2不與硫酸反應，濾渣中有SiO2。根據后面的流程中中間產物為MnCO3，則Fe的作用就是為了將錳的化合價從+4還原到+2，濾渣1中還包括了過量的鐵粉。調節pH沉淀鐵離子和鋁離子，加入NaF沉淀鎂離子，加入碳酸氫銨沉淀錳，生成碳酸錳，在空氣中煅燒被氧氣氧化為MnO2，經過鋁熱反應得到錳單質。

Ⅰ.（1）溶液中的Mn2+轉化為MnO4-時的實驗現象為溶液由無色變為紫紅色。答案為溶液由無色變為紫紅色；

（2）Mn2+被酸性（NH4）2S2O8溶液氧化為MnO4-，還原產物應為SO42-，反應的離子方程式為5S2O82-+2Mn2+ +8H2O==2MnO4-+10SO42-+16H+。答案為5S2O82-+2Mn2++8H2O=2MnO4-+10SO42-+16H+；

（3）H2S2O8可視為由兩分子硫酸縮合所得，硫酸的結構簡式為，則H2S2O8的結構簡式為。答案為；

Ⅱ.（1）由題中信息可知，“酸浸”時，MnO2在酸性介質中將Fe氧化為Fe3+，本身被還原為Mn2+，該反應的離子方程式為 3MnO2+2Fe+12H+=3Mn2++2Fe3++6H2O；由圖甲可知，適宜的浸出時間為60min，由圖乙可知，適宜的液同比為3:1。答案為3MnO2+2Fe+12H+=3Mn2++2Fe3++6H2O 60min 3:1；

（2）由流程圖中信息知，“調pH”的目的是使Fe3+和A13+沉淀完全，而Mn2+不沉淀，根據Ksp[A1（OH）3]= 1.0×10-33，,Ksp[Fe（OH）3] = 4.0×10-38可知，Al3+沉淀完全時Fe3+已沉淀完全，Al（OH）3恰好完全沉淀時的pH為-lg，Mn2+開始沉淀時的pH為-lg=8，則“調pH”的范圍為≤pH＜8。答案為≤pH＜8；

（3）根據信息知，“煅燒”時，空氣中的O2將MnCO3氧 化為MnO2，根據得失電子守恒可得關系式O2 2MnCO3，即氧化劑與還原劑的物質的量之比為1:2。“還原”時發生鋁粉與高熔點金屬氧化物的反應，又稱鋁熱反應。答案為1:2 鋁熱反應。