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以某菱锰矿(含MnCO3、SiO2、FeCO3和少量Al2O3等)为原料通过以下方法可获得碳酸锰粗产品如图已知:Ksp(MnCO3)=2.2×10-11,Ksp[Mn(OH)2]=1.9×10-13,Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33)(1)滤渣1中
题目详情
以某菱锰矿(含MnCO3、SiO2、FeCO3和少量Al2O3等)为原料通过以下方法可获得碳酸锰粗产品如图
已知:Ksp(MnCO3)=2.2×10-11,Ksp[Mn(OH)2]=1.9×10-13,Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33)
(1)滤渣1中,含铁元素的物质主要是___(填化学式,下同);加NaOH调节溶液的pH约为5,如果pH过大,可能导致滤渣1中___含量减少.
(2)滤液2中,+1价阳离子除了H+外还有___(填离子符号).
(3)取“沉锰”前溶液amL于锥形瓶中,加入少量AgNO3溶液(作催化剂)和过量的1.5%(NH4)2S2O8溶液,加热,Mn2+被氧化为MnO4-,反应一段时间后再煮沸5min[除去过量的(NH4)2S2O8],冷却至室温.选用适宜的指示剂,用b mol•L-1 的(NH4)2Fe(SO4)标准溶液滴定至终点,消耗(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液V mL.
①Mn2+与(NH4)2S2O8反应的还原产物为___(填化学式).
②“沉锰”前溶液中c(Mn2+)=___mol•L-1(列出表达式).
(4)其他条件不变,“沉锰”过程中锰元素回收率与NH4HCO3初始浓度(c0)、反应时间的关系如图示.
①NH4HCO3初始浓度越大,锰元素回收率越___(填“高”或“低”),简述原因___.
②若溶液中c(Mn2+)=1.0mol•L-1,加入等体积1.8mol•L-1 NH4HCO3溶液进行反应,计算20~40min内v(Mn2+)=___.
已知:Ksp(MnCO3)=2.2×10-11,Ksp[Mn(OH)2]=1.9×10-13,Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33)
(1)滤渣1中,含铁元素的物质主要是___(填化学式,下同);加NaOH调节溶液的pH约为5,如果pH过大,可能导致滤渣1中___含量减少.
(2)滤液2中,+1价阳离子除了H+外还有___(填离子符号).
(3)取“沉锰”前溶液amL于锥形瓶中,加入少量AgNO3溶液(作催化剂)和过量的1.5%(NH4)2S2O8溶液,加热,Mn2+被氧化为MnO4-,反应一段时间后再煮沸5min[除去过量的(NH4)2S2O8],冷却至室温.选用适宜的指示剂,用b mol•L-1 的(NH4)2Fe(SO4)标准溶液滴定至终点,消耗(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液V mL.
①Mn2+与(NH4)2S2O8反应的还原产物为___(填化学式).
②“沉锰”前溶液中c(Mn2+)=___mol•L-1(列出表达式).
(4)其他条件不变,“沉锰”过程中锰元素回收率与NH4HCO3初始浓度(c0)、反应时间的关系如图示.
①NH4HCO3初始浓度越大,锰元素回收率越___(填“高”或“低”),简述原因___.
②若溶液中c(Mn2+)=1.0mol•L-1,加入等体积1.8mol•L-1 NH4HCO3溶液进行反应,计算20~40min内v(Mn2+)=___.
▼优质解答
答案和解析
菱锰矿用稀硫酸溶解,MnCO3、FeCO3、Al2O3都和稀硫酸反应生成硫酸盐,SiO2不反应,酸性条件下,加入MnO2将Fe2+氧化为Fe3+,MnO2还原生成Mn2+,调节溶液的pH,使Fe3+、Al3+完全转化为Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀,过滤分离,滤渣1为SiO2、Al(OH)3、Fe(OH)3,滤液中存在 MnSO4、硫酸钠等,加入碳酸氢铵得到MnCO3,过滤分离,滤液2中含有硫酸铵、硫酸钠等.
(1)滤渣1中,含铁元素的物质主要是Fe(OH)3;加NaOH调节溶液的pH约为5,如果pH过大,可能导致滤渣1中SiO2、Al(OH)3溶解,导致滤渣1中SiO2、Al(OH)3减小,
故答案为:Fe(OH)3;SiO2、Al(OH)3;
(2)滤液2中含有硫酸铵、硫酸钠等,+1价阳离子除了H+外还有:Na+、NH4+,
故答案为:Na+、NH4+;
(3)①Mn2+被氧化,(NH4)2S2O8中S元素还原为SO42-[或“H2SO4”“Na2SO4”“(NH4)2SO4”],
故答案为:SO42-[或“H2SO4”“Na2SO4”“(NH4)2SO4”];
②由Mn元素守恒、电子转移守恒,可得关系式:Mn2+~MnO4-~5Fe2+,则n(Mn2+)=
n(Fe2+),所以c(Mn2+)=
=
mol/L,
故答案为:
;
(4)①由图可知,NH4HCO3初始浓度越大,锰元素回收率越高,NH4HCO3初始浓度越大,溶液中c(CO32-)度越大,根据溶度积Ksp(MnCO3)=c(Mn2+)×c(CO32-)可知溶液c(Mn2+)越小,析出的MnCO3越多,
故答案为:高;NH4HCO3初始浓度越大,溶液中c(CO32-)度越大,根据溶度积Ksp(MnCO3)=c(Mn2+)×c(CO32-)可知溶液c(Mn2+)越小,析出的MnCO3越多;
②若溶液中c(Mn2+)=1.0 mol•L-1,加入等体积1.8 mol•L-1NH4HCO3溶液进行反应,混合后NH4HCO3溶液浓度为0.9mol/L,为图象中d曲线,20~40 min内△c(Mn2+)=1mol/L×
×(50%-20%)=0.15mol/L,则20~40 min内v(Mn2+)=
=0.0075mol/(L.min),
故答案为:0.0075mol/(L.min).
(1)滤渣1中,含铁元素的物质主要是Fe(OH)3;加NaOH调节溶液的pH约为5,如果pH过大,可能导致滤渣1中SiO2、Al(OH)3溶解,导致滤渣1中SiO2、Al(OH)3减小,
故答案为:Fe(OH)3;SiO2、Al(OH)3;
(2)滤液2中含有硫酸铵、硫酸钠等,+1价阳离子除了H+外还有:Na+、NH4+,
故答案为:Na+、NH4+;
(3)①Mn2+被氧化,(NH4)2S2O8中S元素还原为SO42-[或“H2SO4”“Na2SO4”“(NH4)2SO4”],
故答案为:SO42-[或“H2SO4”“Na2SO4”“(NH4)2SO4”];
②由Mn元素守恒、电子转移守恒,可得关系式:Mn2+~MnO4-~5Fe2+,则n(Mn2+)=
1 |
5 |
| ||
a×10-3L |
bV |
5a |
故答案为:
bV |
5a |
(4)①由图可知,NH4HCO3初始浓度越大,锰元素回收率越高,NH4HCO3初始浓度越大,溶液中c(CO32-)度越大,根据溶度积Ksp(MnCO3)=c(Mn2+)×c(CO32-)可知溶液c(Mn2+)越小,析出的MnCO3越多,
故答案为:高;NH4HCO3初始浓度越大,溶液中c(CO32-)度越大,根据溶度积Ksp(MnCO3)=c(Mn2+)×c(CO32-)可知溶液c(Mn2+)越小,析出的MnCO3越多;
②若溶液中c(Mn2+)=1.0 mol•L-1,加入等体积1.8 mol•L-1NH4HCO3溶液进行反应,混合后NH4HCO3溶液浓度为0.9mol/L,为图象中d曲线,20~40 min内△c(Mn2+)=1mol/L×
1 |
2 |
0.15mol/L |
(40-20)mol |
故答案为:0.0075mol/(L.min).
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