Question

【題目】下列是MnO2工業制備及對含Mn2+廢水處理的有關問題，已知：Ksp[Mn(OH)2]＝1.9×10－13 ， Ksp(MnCO3)＝2.2×10－11，回答下列問題：

(1)用惰性電極電解MnSO4溶液可制備MnO2，其陽極反應式為___________。

(2)往MnSO4溶液中加入(NH4)2CO3溶液制取MnCO3時會產生Mn(OH)2，可能的原因是：MnCO3(s)＋2OH－(aq) Mn(OH)2(s)＋CO32-(aq)，該反應的平衡常數K＝_________(保留一位小數)。

(3)廢水中的Mn2+，也可用NH4HSO4調節溶液的pH。室溫時，往100 mL 0.1 mol/L的NH4HSO4溶液中滴加0.1 mol/L NaOH溶液，所得溶液的pH與所加NaOH溶液體積的關系曲線如下圖所示 (反應前后溶液總體積變化忽略不計) 。

a點c(NH4+)＋c(NH3 .H2O)＝__________mol·L－1 ；圖中a、b、c、d四個點，水的電離程度最大的是__________；b點，溶液中各離子濃度由大到小的排列順序是____________________。

Answer 1

【答案】Mn2+-2e-+2H2O= MnO2+4H+ 115.8 或1.2×102 0.05 a點 c(Na+)＞c(SO42-)＞c(NH4+)＞c(OH-)=c(H+)

【解析】

（1）陽極發生氧化反應，錳離子在陽極失電子化合價升高，生成二氧化錳，根據原子守恒，反應物中有H2O參加，再根據電荷守恒，生成物中還有H+，據此分析；

(2)由MnCO3(s)＋2OH－(aq) Mn(OH)2(s)＋CO32-(aq)，可知，

K＝=，據此計算；

（3）NH4HSO4電離的H+抑制水的電離，NH4+水解促進水的電離，NH3H2O電離出OH-，抑制水的電離；a點溶液溶質恰好為(NH4)2SO4與Na2SO4，溶液呈酸性；b點溶液為中性，溶質為(NH4)2SO4與Na2SO4、NH3H2O，以此分析解答。

（1）陽極發生氧化反應，錳離子在陽極失電子化合價升高，生成二氧化錳，根據原子守恒，反應物中有H2O參加，再根據電荷守恒，生成物中還有H+，則反應的電極式為Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+；

因此，本題正確答案是：Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+；

(2)由MnCO3(s)＋2OH－(aq) Mn(OH)2(s)＋CO32-(aq)，可知，K＝=

==115.8；

因此，本題正確答案是：115.8；

(3)a點溶液為0.1 mol/L的NH4HSO4溶液與0.1 mol/L NaOH溶液等體積混合，恰好消耗完H+，溶液中只有 (NH4)2SO4與Na2SO4，溶液體積增大一倍，根據物料守恒關系，c(NH4+)＋c(NH3 .H2O)＝0.1 mol/L ×=0.05mol·L－1 ；

向100 mL 0.1 mol/L的NH4HSO4溶液中滴加0.1 mol/L NaOH溶液；OH-先中和H+，在此過程中水的電離程度增大；后OH-與NH4+反應生成NH3·H2O，NH4+濃度減小，水解程度減小，則水的電離程度減小；b、c、d三點溶液均含有NH3 .H2O，NH3 .H2O抑制水的電離，a點恰好將H+完全中和，NH4+濃度最大，所以水的電離程度最大的是a點；

b點溶液為中性，溶質為(NH4)2SO4與Na2SO4、NH3H2O，V(NaOH)>V(NH4HSO4)，銨根離子水解，則離子濃度大小為c(Na+)＞c(SO42-)＞c(NH4+)＞c(OH-)=c(H+)，

因此，本題正確答案是：0.05； a點；c(Na+)＞c(SO42-)＞c(NH4+)＞c(OH-)=c(H+)。