高三化学二轮复习知识拓展锰及其化合物+讲义

②在酸性介质中，MnOeq\o\al(－,4)具有强氧化性，本身被还原为Mn2＋：可以氧化Fe2＋、Cl－、H2C2O4、H2O2等MnOeq\o\al(－,4)＋5Fe2＋＋8H＋=Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O2MnOeq\o\al(－,4)＋16H＋＋10Cl－=2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O2MnOeq\o\al(－,4)＋6H＋＋5H2C2O4=2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O2MnOeq\o\al(－,4)＋6H＋＋5H2O2=2Mn2＋＋5O2↑＋8H2O③在碱性、中性或微弱酸性溶液中，MnOeq\o\al(－,4)仍旧是氧化剂，本身被还原为MnO22MnOeq\o\al(－,4)＋I－＋H2O=2MnO2↓＋IOeq\o\al(－,3)＋2OH－④在强碱性溶液中，当MnOeq\o\al(－,4)过量时，还原产物是MnOeq\o\al(2－,4)2MnOeq\o\al(－,4)＋SOeq\o\al(2－,3)＋2OH－=2MnOeq\o\al(2－,4)＋SOeq\o\al(2－,4)＋H2O。【巩固练习】1．工业以软锰矿(主要成分是MnO2，含有SiO2、Fe2O3等少量杂质)为主要原料制备高性能的磁性材料碳酸锰(MnCO3)，其工业流程如图。下列说法错误的是()A．浸锰过程中Fe2O3与SO2反应的离子方程式为Fe2O3＋SO2＋2H＋=2Fe2＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋H2OB．过滤Ⅰ所得滤液中主要存在的金属阳离子为Mn2＋、Fe3＋和Fe2＋C．滤渣Ⅱ的主要成分含有Fe(OH)3D．过滤Ⅱ所得的滤液中加入NH4HCO3溶液发生反应的主要离子方程式为Mn2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)=MnCO3↓＋CO2↑＋H2O2．碳酸锰(MnCO3)是生产电讯器材用铁氧体的原料。利用软锰矿(主要成分为MnO2，还含有少量Al2O3和SiO2等杂质)合成碳酸锰的流程如下，下列说法错误的是()A．“滤液1”的成分只有NaAlO2、Na2SiO3和NaOHB．“沉锰”时发生的离子方程式为Mn2＋＋HCOeq\o\al(－,3)=MnCO3＋H＋C．取最后一次洗涤液少许，滴加氯化钡可检验产品是否洗涤干净D．实验室中“过滤、洗涤”操作均用到漏斗3．软锰矿的主要成分是MnO2，还含有少量的CaO、MgO、CuO等杂质。用软锰矿生产MnSO4晶体的部分工艺流程如图所示。下列说法错误的是()A．可用NaOH溶液检验浸出液中的Fe2＋B．CaCO3的作用是调节溶液pHC．BaS可除去Cu2＋D．“深度除杂”中加入MnF2除去Mg2＋和Ca2＋4．重质二氧化锰具有优良的电化学性能，广泛应用于各类化学电源中。以硫酸锰为原料制备重质二氧化锰的工艺流程如图。下列说法错误的是()A．“沉锰”的主要反应为Mn2＋＋HCOeq\o\al(－,3)=MnCO3↓＋H＋B．“焙烧”过程在敞开、低压容器中进行效率更高C．用少量氨水吸收“焙烧”产生的气体，所得溶液可用于“沉锰”D．工艺中的硫酸表现酸性，高锰酸钾作氧化剂5．以二氧化锰为原料制取高锰酸钾晶体的实验流程如图，下列有关说法正确的是()A．“灼烧”时，可在玻璃坩埚中进行B．“浸取”时，可用无水乙醇代替水C．“转化”反应中，氧化产物与还原产物的物质的量之比为2∶1D．“浓缩结晶”后的母液中只有KMnO4和K2CO3两种溶质6．如图是实验室中制取KMnO4的流程图，已知K2MnO4呈墨绿色，下列说法中错误的是()A．第①步在瓷坩埚中进行，第⑥步中加热浓缩在蒸发皿中进行B．第②步加入的MnO2做还原剂，第④步通CO2发生反应：3MnOeq\o\al(2－,4)＋2CO2=2MnOeq\o\al(－,4)＋MnO2↓＋2COeq\o\al(2－,3)C．第③步分批浸取可提高浸取率D．第⑤步加热趁热过滤，说明KMnO4的溶解度随温度变化比较大7．以废旧锌锰电池中的黑锰粉[含MnO2、MnO(OH)、NH4Cl、ZnCl2、Fe2O3及炭黑等]为原料制备MnCl2，实现锰的再利用。其工艺流程如图，下列说法不正确的是()A．步骤①分离出NH4Cl、ZnCl2的试剂和操作为：水、过滤B．步骤②中发生的反应：C＋O2eq\o(=,\s\up7(△))CO2、4MnO(OH)＋O2eq\o(=,\s\up7(△))4MnO2＋2H2OC．步骤③若先加H2O2、后加H2SO4，可提高H2O2的利用率D．步骤④所得MnCl2溶液中含有少量CaSO4杂质8．工业上以某软锰矿(主要成分为MnO2，还含有SiO2、Al2O3等杂质)为原料，利用烟道气中的SO2制备MnSO4·H2O的流程如图所示，下列说法正确的是()A．滤渣A的主要成分为Si，滤渣B的主要成分为Al(OH)3B．“酸浸”过程中主要反应的离子方程式为MnO2＋SO2=Mn2＋＋SOeq\o\al(2－,4)C．滤液1中主要含有的离子是Mn2＋、SOeq\o\al(2－,4)、Al3＋、OH－D．操作Ⅰ为蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥9．(2020•新高考全国卷Ⅰ(山东)用软锰矿(主要成分为MnO2，含少量Fe3O4、Al2O3)和BaS制备高纯MnCO3的工艺流程如下，回答下列问题：已知：MnO2是一种两性氧化物；25℃时相关物质的Ksp见下表物质Fe(OH)2Fe(OH)3Al(OH)3Mn(OH)2Ksp1×10－16.31×10－38.61×10－32.31×10－12.7(1)软锰矿预先粉碎的目的是______________________________，MnO2与BaS溶液反应转化为MnO的化学方程式为_____________________________________________(2)保持BaS投料量不变，随MnO2与BaS投料比增大，S的量达到最大值后无明显变化，而Ba(OH)2的量达到最大值后会减小，减小的原因是______________________(3)滤液Ⅰ可循环使用，应当将其导入到________操作中(填操作单元的名称)(4)净化时需先加入的试剂X为________(填化学式)，再使用氨水调溶液的pH，则pH的理论最小值为________(当溶液中某离子浓度c≤1.0×10－5mol·L－1时，可认为该离子沉淀完全)(5)碳化过程中发生反应的离子方程式为______________________10．(2019•新课标Ⅲ)高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿（还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素）制备，工艺如下图所示。回答下列问题：相关金属离子[c0(Mn+)=0.1mol·L−1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：金属离子Mn2+Fe2+Fe3+Al3+Mg2+Zn2+Ni2+开始沉淀的pH8.16.31.53.48.96.26.9沉淀完全的pH10.18.32.84.710.98.28.9(1)“滤渣1”含有S和__________；写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式_______________________(2)“氧化”中添加适量的MnO2的作用是________________________(3)“调pH”除铁和铝，溶液的pH范围应调节为_______~6之间(4)“除杂1”的目的是除去Zn2+和Ni2+，“滤渣3”的主要成分是______________(5)“除杂2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2+。若溶液酸度过高，Mg2+沉淀不完全，原因是______________________________________________________________________(6)写出“沉锰”的离子方程式_________________________________________________(7)层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料，其化学式为LiNixCoyMnzO2，其中Ni、Co、Mn的化合价分别为+2、+3、+4。当x=y=时，z=______11．用软锰矿(主要成分为MnO2，含少量Fe3O4、Al2O3)和BaS制备高纯MnCO3的工艺流程如下：已知：MnO2是一种两性氧化物；25℃时相关物质的Ksp见下表。物质Fe(OH)2Fe(OH)3Al(OH)3Mn(OH)2Ksp1×10－16.31×10－38.61×10－32.31×10－12.7回答下列问题：(1)软锰矿预先粉碎的目的是__________________________，MnO2与BaS溶液反应转化为MnO的化学方程式为_____________________________________________(2)保持BaS投料量不变，随MnO2与BaS投料比增大，S的量达到最大值后无明显变化，而Ba(OH)2的量达到最大值后会减小，减小的原因是______________________(3)滤液Ⅰ可循环使用，应当将其导入到________操作中(填操作单元的名称)(4)净化时需先加入的试剂X为________(填化学式)，再使用氨水调溶液的pH，则pH的理论最小值为________(当溶液中某离子浓度c≤1.0×10－5mol·L－1时，可认为该离子沉淀完全)(5)碳化过程中发生反应的离子方程式为______________________12．以软锰矿(主要成分是MnO2，含有SiO2、Fe2O3等少量杂质)为主要原料合成新型的环保催化剂(OMS-2)的工艺流程如图：(1)“浸锰”反应中往往有副产物MnS2O6生成，温度对“浸锰”反应的影响如图所示。为减少MnS2O6的生成，“浸锰”的适宜温度是______；调pH后再过滤主要除去______元素(2)Mn12O19中氧元素化合价均为－2价，锰元素的化合价有两种，则Mn(Ⅲ)、Mn(Ⅳ)物质的量之比为______。生产过程中KMnO4、MnSO4·H2O按物质的量之比1∶5与K2S2O8反应，产物中硫元素全部以SOeq\o\al(2－,4)的形式存在，该反应的离子方程式为___________________________________________(3)滤液X可进一步分离出多种化合物，其一为盐类，该盐在农业生产中可用作__________(4)甲醛(HCHO)在OMS-2催化氧化作用下生成CO2和H2O，现利用OMS-2对某密闭空间的甲醛进行催化氧化实验。实验开始时，该空间内甲醛含量为1.22mg·L－1，CO2含量为0.59mg·L－1，一段时间后测得CO2含量升高至1.47mg·L－1，该实验中甲醛的转化率为__________(保留三位有效数字)13．软锰矿的主要成分为MnO2，还含有Fe2O3、MgO、Al2O3、CaO、SiO2等杂质，工业上用软锰矿制取MnSO4·H2O的流程如下：已知：①部分金属阳离子完全沉淀时的pH如下表金属阳离子Fe3＋Al3＋Mn2＋Mg2＋完全沉淀时的pH3.25.210.412.4②温度高于27℃时，MnSO4晶体的溶解度随温度的升高而逐渐降低(1)“浸出”过程中MnO2转化为Mn2＋的离子方程式为_____________________________(2)第1步除杂中加入H2O2的目的是_____________________________________________(3)第1步除杂中形成滤渣1的主要成分为__________(填化学式)，调pH至5～6所加的试剂，可选择_______a．CaOb．MgOc．Al2O3d．氨水(4)第2步除杂，主要是将Ca2＋、Mg2＋转化为相应氟化物沉淀除去，写出MnF2除去Mg2＋的离子方程式：_________________________________________________________，该反应的平衡常数为________(已知：MnF2的Ksp＝5.3×10－3；CaF2的Ksp＝1.5×10－10；MgF2的Ksp＝7.4×10－11)(5)采用“趁热过滤”操作的原因是_______________________________________________(6)取少量MnSO4·H2O溶于水，配成溶液，测其pH发现该溶液显酸性，原因是_____________________________(用离子方程式表示)14．氯化铵焙烧菱锰矿制备高纯度碳酸锰的工艺流程如下，回答下列问题：已知：①菱锰矿石主要成分是MnCO3，还含有少量Fe、Al、Ca、Mg等元素②相关金属离子[c(Mn＋)＝0.1mol·L－1]形成氢氧化物沉淀时的pH如下：金属离子Al3＋Fe3＋Fe2＋Ca2＋Mn2＋Mg2＋开始沉淀的pH3.81.56.510.68.19.6沉淀完全的pH5.23.79.712.610.111.6③常温下，CaF2、MgF2的溶度积分别为1.46×10－10、7.42×10－11(1)“焙烧”时发生的主要反应的化学方程式为__________________________(2)分析下列图1、图2、图3，氯化铵焙烧菱锰矿的最佳条件是：焙烧温度_________，氯化铵与菱锰矿粉的质量之比为________，焙烧时间为__________________________(3)浸出液“净化除杂”过程如下：首先加入MnO2将Fe2＋氧化为Fe3＋，反应的离子方程式为_________________；然后调节溶液pH使Fe3＋、Al3＋沉淀完全，此时溶液的pH范围为_________，再加入NH4F沉淀Ca2＋、Mg2＋，当c(Ca2＋)＝1.0×10－5mol·L－1时，c(Mg2＋)＝_______mol·L－1(4)碳化结晶时，发生反应的离子方程式为__________________________________________(5)流程中能循环利用的固态物质是___________14．碳酸锰可用作脱硫的催化剂，是合成二氧化锰和制造其他锰盐的原料。工业上从锰泥(主要含KMnO4和少量MnO2、CuO、PbO等)中回收MnCO3的流程如图所示，回答下列问题：(1)“滤渣1”中的主要成分为PbSO4，其中Pb元素的化合价是________(2)Fe2＋能将MnO2还原为Mn2＋，该反应的离子方程式_____________________________________为检验FeSO4是否被氧化，可往滤液1中加入________溶液(填化学式)(3)已知Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38，通入NH3调pH＝4时，溶液中c(Fe3＋)＝________(4)流程中加入固体X能使Cu2＋沉淀，则最适宜的固体X为________a．MnSb．ZnSc．Ca(OH)2 d．Ba(OH)2(5)加入氨水和过量NH4HCO3生成MnCO3沉淀的离子方程式为_____________________________________(6)处理锰泥时，H2SO4、FeSO4混合溶液中eq\f(c（H＋）,c（Fe2＋）)比值不宜过大，请从节约药品的角度分析，原因是_____________________________________________________________(7)若利用100t锰泥制得55tMnCO3，反应中Mn元素的转化率为80.0%，则锰泥中Mn元素的质量分数为________%(精确到小数点后1位)15．利用菱锰矿(主要成分是MnCO3，含少量Al2O3、Fe2O3、FeO、CaO、MgO等)为原料制备MnO2的工艺流程如下：已知：①25℃时，Ksp(MnF2)＝5.3×10－3；Ksp(CaF2)＝1.5×10－10；Ksp(MgF2)＝7.4×10－11②相关金属离子[c0(Mn＋)＝0.1mol×L－1]形成氢氧化物沉淀pH范围如下金属离子Al3＋Fe3＋Fe2＋Ca2＋Mn2＋Mg2＋开始沉淀时的pH3.81.56.310.68.89.6沉淀完全时的pH5.22.88.312.610.811.6(1)“除杂1”中加入适量MnO2的作用是____________________________，应调节溶液pH不小于________(2)“除杂2”的主要目的将Ca2＋、Mg2＋转化为相应的氟化物沉淀而除去，除去Ca2＋的离子方程式为_____________________________________________，该反应的平衡常数为________(3)“沉锰”中生成Mn(OH)2·MnCO3沉淀的离子方程式为_________________________________________________，“母液”经加热等系列操作后可返回“________”工序循环使用(4)以MnSO4－(NH4)2SO4为电解质溶液，利用下图装置可同时制备金属锰和MnO2。离子交换膜a为________，阳极电极反应式为_________________________________________________16．某化学兴趣小组对一种废旧合金(含有Cu、Fe、Si等元素)进行分离、回收再利用，所设计工艺流程如下。已知：298K时，Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38，Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10－20，Ksp[Mn(OH)2]＝1.9×10－13回答下列问题：(1)操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ为________，固体B为________(填化学式)。(2)加入过量FeCl3溶液过程中与较不活泼的金属反应的离子方程式__________________________________(3)调节pH至2.9～3.2的目的是分离________(填离子符号)(4)①向溶液b中加入酸性KMnO4溶液发生反应的离子方程式为___________________________________②若用amol/LKMnO4溶液处理溶液b，当恰好反应时消耗KMnO4溶液VmL，所得红棕色固体C的物质的量为________(用含a、V的代数式表示)(5)常温下，若溶液c中所含的金属阳离子浓度相等，向溶液c中逐滴加入KOH溶液，最后生成的沉淀为_______________________________(填化学式)(6)用惰性电极电解时阳极产生标准状况下的气体6.72L，阴极得到的电子数为0.8NA，则生成氧气的物质的量为________mol17．高纯MnCO3在电子工业中有重要的应用，工业上利根据要求回答下列问题：已知：还原焙烧主反应为2MnO2＋Ceq\o(=,\s\up7(焙烧))2MnO＋CO2↑可能用到的数据如下：氢氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2Cu(OH)2Mn(OH)2开始沉淀pH1.56.54.28.1沉淀完全pH3.79.77.410.1(1)在实验室进行步骤A，混合物应放在_______________________中加热；步骤C中的滤渣为____________(2)步骤D中氧化剂与还原剂的物质的量之比为____________(3)步骤E中调节pH的范围为___________________________________________，其目的是______________(4)步骤G，温度控制在35℃以下的原因是________________________，若Mn2＋恰好沉淀完全时测得溶液中COeq\o\al(2－,3)的浓度为2.2×10－6mol·L－1，则Ksp(MnCO3)＝____________________。(5)生成的MnCO3沉淀需经充分洗涤，检验洗涤是否干净的方法是_______________________。(6)现用滴定法测定产品中锰元素的含量。实验步骤：称取3.300g试样，向其中加入稍过量的磷酸和硝酸，加热使产品中MnCO3完全转化为[Mn(PO4)2]3－(其中NOeq\o\al(－,3)完全转化为NOeq\o\al(－,2))；加入稍过量的硫酸铵，发生反应NOeq\o\al(－,2)＋NHeq\o\al(＋,4)=N2↑＋2H2O以除去NOeq\o\al(－,2)；加入稀硫酸酸化，再加入60.00mL0.500mol·L－1硫酸亚铁铵溶液，发生的反应为[Mn(PO4)2]3－＋Fe2＋=Mn2＋＋Fe3＋＋2POeq\o\al(3－,4)；用5.00mL0.500mol·L－1酸性K2Cr2O7溶液恰好除去过量的Fe2＋①酸性K2Cr2O7溶液与Fe2＋反应的离子方程式为_____________________________________②试样中锰元素的质量分数为____________________18．某科研课题小组研究利用含H＋、Na＋、Zn2＋、Mn2＋、Fe2＋、Fe3＋、SOeq\o\al(2－,4)的工业废电解质溶液，制备高纯的ZnO、MnO2、Fe2O3，设计实验流程如下：回答下列问题：(1)加入双氧水的目的是___________________________(2)第一次调pH使Fe3＋完全沉淀，写出反应的离子方程式___________________________(3)第二次调pH前，科研小组成员分析此时的溶液，得到常温下相关数据如下表(表中金属离子沉淀完全时，其浓度为1×10－5mol·L－1)浓度/(mol·L－1)氢氧化物的Ksp开始沉淀的pH沉淀完全的pHZn2＋0.121.2×10－176.08.1Mn2＋0.104.0×10－147.89.8为防止Mn2＋同时沉淀造成产品不纯，最终选择将溶液的pH控制为7，则此时溶液中Zn2＋的沉淀率为________，利用滤渣Ⅱ制备高纯的ZnO时，必然含有极其微量的________(以化学式表示)(4)已知常温下，Ksp(MnS)＝3.0×10－14，Ksp(ZnS)＝1.5×10－24，在除锌时发生沉淀转化反应为：MnS(s)＋Zn2＋(aq)ZnS(s)＋Mn2＋(aq)，其平衡常数K＝________(5)沉锰反应在酸性条件下完成，写出该反应的离子方程式________________________________19．工业上由粗锰粉(主要杂质为Fe、Ni、Pb等金属单质)制备高纯碳酸锰。其主要工艺流程如图：已知：①金属活动性：Mn＞Fe＞Ni＞Pb②流程中各步骤中对杂质离子的去除情况如下表：Fe2＋Ni2＋Pb2＋初始浓度/mg·L－121.024.955.86酸浸后/mg·L－112.853.803.39除铁后/mg·L－10.253.763.38除镍、铅后/mg·L－10.10(达标)3.19(未达标)0.12(达标)(1)酸浸。向粗锰粉中加入一定浓度的硫酸，控制溶液的pH约为5，测定离子的初始浓度。静置一段时间后锰粉仍略有剩余，过滤；此时Fe2＋浓度降低，可能的原因为_______________(2)氧化。向“酸浸”后的滤液中加入MnO2，使溶液中的Fe2＋转化为Fe3＋，反应的离子方程式为_______________(3)除铁。向“氧化”后的滤液中加入物质X，是为了调节溶液的pH，使Fe3＋转化为沉淀而除去。下列可以作为物质X的是________A．MnCO3B．Mn(OH)2C．NH3·H2O(4)除镍、铅。向“除铁”后的滤液中通入H2S气体，待充分反应后加热一段时间，冷却后过滤；此时Ni2＋不达标而Pb2＋达标。推测溶解度：PbS________NiS(填“>”或“<”)(5)制备碳酸锰。已知溶液pH和反应温度对MnCO3的产率影响分别如图1、图2所示请设计从提纯后的MnSO4溶液制备MnCO3沉淀的实验方案：_________________________________________________________________________________________________________________________________________[实验中须使用的试剂有：氨水－(NH4)2CO3混合溶液]20．四氧化三锰(Mn3O4)广泛应用于生产软磁材料、催化材料制备领域。一种以低品位锰矿(含MnCO3、Mn2O3、MnOOH及少量Fe2O3、Al2O3、SiO2)为原料生产Mn3O4的工艺流程如图所示，回答下列问题：已知：(1)MnOOH中Mn的化合价为____________(2)“溶浸”中H2O2的作用是_______________________(3)“滤渣2”的主要成分有______________________(4)“母液”溶质的主要成分是_________，循环利用该物质的方案是_______________________________________(5)“氧化”时，将固体加入水中，70℃水浴加热，通空气氧化，将固体全部转化为Mn3O4。Mn(OH)2生成Mn3O4的化学方程式：___________________________________，反应后溶液pH_______(填“增大”“减小”或“不变”)21．氯化铵焙烧菱锰矿制备高纯度碳酸锰的工艺流程如下：已知：①菱锰矿的主要成分是MnCO3，还含少量Fe、Al、Ca、Mg等元素②相关金属离子[c0(Mn＋)＝0.1mol/L]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：金属离子Al3＋Fe3＋Fe2＋Ca2＋Mn2＋Mg2＋开始沉淀的pH3.81.56.310.68.89.6沉淀完全的pH5.22.88.312.610.811.6③常温下，CaF2、MgF2的溶度积分别为1.46×10－10、7.42×10－11回答下列问题：(1)“焙烧”时发生的主要反应的化学方程式为_______________________________________________________，分析下列图1，氯化铵焙烧菱锰矿的最佳条件是：焙烧温度为500℃。分析选择反应温度为500℃的原因__________________________________________________(2)浸出液“净化除杂”过程如下：首先加入MnO2将Fe2＋氧化为Fe3＋，反应的离子方程式为___________________；再调节溶液的pH将Al3＋、Fe3＋变为沉淀除去，溶液pH的范围为________；然后加入NH4F将Ca2＋、Mg2＋变为CaF2、MgF2沉淀除去，两种沉淀共存时溶液中eq\f(c（Ca2＋）,c（Mg2＋）)＝________(3)碳化结晶时，反应的离子方程式为____________________________(4)MnCO3在空气中加热易转化为不同价态的锰的氧化物，其固体残留率随温度的变化如图2所示，300℃～770℃范围内，发生反应的化学方程式为____________________________________________________图222．工业上利用软锰矿浆进行烟气脱硫并制备MnSO4和Mg(OH)2的工艺流程如图所示(已知软锰矿的主要成分是MnO2，还含有Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)已知：Ksp[Mg(OH)2]＝4.9×10－12，Kb(NH3·H2O)＝1.8×10－5(1)“脱硫浸锰”中软锰矿浆吸收SO2的化学方程式为___________________________________________(2)向浸出液中添加适量MnO2的作用是____________________；滤渣2的主要成分是____________________(3)“沉锰”的离子方程式为______________________________________________(4)“沉锰”过程中pH和温度对Mn2＋和Mg2＋沉淀率的影响如图所示①由图可知，“沉锰”的合适条件是_______________________________________②当温度高于45℃时，Mn2＋和Mg2＋沉淀率变化的原因是___________________(5)将NH3通入0.015mol·L－1MgSO4溶液中，使Mg2＋恰好完全沉淀即溶液中c(Mg2＋)＝1.0×10－5mol·L－1，此时溶液中NH3·H2O的物质的量浓度为________(忽略反应前后溶液体积的变化，计算结果保留2位小数)。23．MnCO3可用作电器元件材料，也可作为瓷釉、颜料的制作原料。工业上用酸性含锰废水(主要含Mn2＋、Cl－、H＋、Fe2＋、Cu2＋)制备MnCO3，回答下列问题；已知：几种金属离子沉淀的pH如表金属离子Fe2＋Fe3＋Cu2＋Mn2＋开始沉淀的pH7.53.25.28.8完全沉淀的pH9.73.76.410.4(1)①中加入过量MnO2的作用是___________________________，滤渣W的成分是___________________(2)过程③中，调pH的目的是_________________(3)过程④中有CO2生成，则生成MnCO3的离子方程式是________________________________。(4)过程④中得到纯净MnCO3的操作方法是________________________，该过程中的副产品化学式是________(5)MnCO3在空气中加热易转化为不同价态的锰的氧化物，其固体残留率随温度的变化如图所示。则300℃时，剩余固体中n(Mn)∶n(O)为________；图中点D对应固体的成分为_______________(填化学式)24．工业上利用软锰矿浆烟气脱硫吸收液制取电解锰，并利用阳极液制备高纯碳酸锰、回收硫酸铵的工艺流程如下(软锰矿的主要成分是MnO2，还含有硅、铁、铝的氧化物和少量重金属化合物等杂质)：(1)一定温度下，“脱硫浸锰”主要产物为MnSO4，该反应的化学方程式为__________________________________(2)“滤渣2”中主要成分的化学式为______________(3)“除重金属”时使用(NH4)2S而不使用Na2S的原因___________________________________________________(4)“电解”时用惰性电极，阳极的电极反应式为___________________________(5)“50℃碳化”得到高纯碳酸锰，反应的离子方程式为_________________________________________________，“50℃碳化”时加入过量NH4HCO3，可能的原因：使MnSO4充分转化为MnCO3；_______________________；____________________________________________25．软锰矿主要成分为MnO2，还含有CaCO3、Fe2O3、Al2O3等杂质。工业上利用软锰矿制取碳酸锰(MnCO3)流程如下：其中，还原焙烧主反应为：2MnO2＋Ceq\o(=,\s\up7(高温))2MnO＋CO2↑回答下列问题：(1)实验室焙烧时，盛放固体的仪器是__________，步骤C中滤渣的主要成分是__________(2)为了加快浸取的速率，可以采取的措施是_______________________________________(填写两条即可)(3)步骤D中氧化剂与还原剂的物质的量之比为__________(4)加入Na2S可以除去Pb2＋、Al3＋等离子。已知Ksp(PbS)＝3.0×10－28、Ksp(MnS)＝2.5×10－13，当溶液中c(Mn2＋)＝1mol·L－1时，溶液中残余Pb2＋的最大物质的量浓度为__________________________(5)步骤H的离子方程式为___________________________________________________。实验室可利用Na2S2O8溶液来检验Mn2＋是否反应完全：2Mn2＋＋5S2Oeq\o\al(2－,8)＋8H2O=16H＋＋10SOeq\o\al(2－,4)＋2MnOeq\o\al(－,4)，确认Mn2＋已完全反应的现象是___________________________________________________________________________【锰及其化合物】答案1．B。解析：浸锰过程通入过量的SO2，将Mn4＋和Fe3＋还原成Mn2＋和Fe2＋，过滤Ⅰ所得滤渣为SiO2，加入MnO2氧化，此时溶液中可以被氧化的物质有Fe2＋和未反应的SO2，调pH是为了将上一步氧化生成的Fe3＋沉淀下来与Mn2＋分离，加入NH4HCO3溶液将Mn2＋沉淀下来，再经过一系列步骤可得到高纯MnCO3。根据上述分析可知，浸锰过程中SO2与Fe2O3反应的离子方程式为Fe2O3＋SO2＋2H＋=2Fe2＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋H2O，A正确；过量的SO2将Mn4＋和Fe3＋还原成Mn2＋和Fe2＋，因此过滤Ⅰ所得滤液中主要存在的金属阳离子为Mn2＋和Fe2＋，不会含有Fe3＋，B错误；调pH＝3.7，将Fe3＋转化为氢氧化铁沉淀，过滤，滤渣Ⅱ的主要成分含有Fe(OH)3，C正确；过滤Ⅱ所得滤液为硫酸锰溶液，向滤液中加入适量NH4HCO3溶液，生成MnCO3沉淀、CO2和水，反应的离子方程式为Mn2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)=MnCO3↓＋CO2↑＋H2O，D正确。2．B。解析：“碱浸”过程中NaOH分别与Al2O3和SiO2反应得到NaAlO2、Na2SiO3，“滤渣1”是MnO2，“还原浸出”中MnO2转化成Mn2＋，再与NaHCO3反应生成MnCO3沉淀，过滤、洗涤、干燥得到高纯MnCO3。“滤液1”是NaOH分别与Al2O3和SiO2反应得到的NaAlO2、Na2SiO3以及剩余的NaOH，A正确；“沉锰”时发生的离子方程式：Mn2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)=MnCO3↓＋H2O＋CO2↑，B错误；检验硫酸根离子，可用氯化钡，即取最后一次洗涤液少许，滴加氯化钡可检验产品是否洗涤干净，C正确。3．A4．A。解析：“沉锰”的主要反应为Mn2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)=MnCO3↓＋H2O＋CO2↑，故A错误；高密度碳酸锰在焙烧时生成二氧化碳，在敞开、低压容器中可使反应充分进行，效率更高，故B正确；焙烧生成的气体为二氧化碳，用氨水吸收可生成碳酸氢铵，所得溶液可用于“沉锰”，故C正确；粗品二氧化锰中混有碳酸锰，可用硫酸溶解，被高锰酸钾氧化生成二氧化锰，故D正确。5．C。解析：“灼烧”时，KOH能与玻璃中的二氧化硅反应，要在铁坩埚中进行，故A错误；“浸取”时，因K2MnO4不易溶于乙醇，不能用无水乙醇代替水，故B错误；由3K2MnO4＋2CO2=2KMnO4＋MnO2↓＋2K2CO3，氧化产物为KMnO4，还原产物为MnO2，氧化产物与还原产物的物质的量之比为2∶1，故C正确；由元素守恒知KClO3中的氯元素以Cl－的形式存在于滤液中，故“浓缩结晶”后的母液中有KMnO4、K2CO3和KCl等溶质，故D错误。6．A。解析：瓷坩埚中含SiO2，不能用瓷坩埚加热熔融碱性物质，A项错误。7．C。解析：黑锰粉中含有MnO2、MnO(OH)、NH4Cl、ZnCl2、Fe2O3及炭黑等，步骤①将黑锰粉分离为溶液和MnO2粗品，可知步骤①为水洗、过滤分离出NH4Cl溶液、ZnCl2溶液和MnO2粗品；所得MnO2粗品中含有MnO2、MnO(OH)、Fe2O3及炭黑等，步骤②是将MnO2粗品在空气中加热，可知MnO(OH)、炭黑(主要成分为C单质)被O2氧化，其中C被氧化为CO2，MnO(OH)被氧化为MnO2，此时MnO2粗产品中含有MnO2、Fe2O3；步骤③是向MnO2粗产品(含MnO2、Fe2O3)中加入H2O2溶液、稀H2SO4，并加热得到MnSO4溶液和Fe(OH)3沉淀；步骤④是向MnSO4溶液中加入CaCl2，二者反应生成MnCl2和微溶于水的CaSO4，再经过滤操作得到MnCl2溶液。根据以上分析，步骤①将黑锰粉分离为溶液和MnO2粗品，可知步骤①为水洗、过滤分离出NH4Cl溶液、ZnCl2溶液和MnO2粗品，可知步骤①分离出NH4Cl、ZnCl2的试剂和操作为水、过滤，故A项正确；经步骤①分离所得的MnO2粗品中含有MnO2、MnO(OH)、Fe2O3及炭黑等，步骤②是将MnO2粗品在空气中加热，可知MnO(OH)、炭黑(主要成分为C单质)被O2氧化，其中C被氧化为CO2，MnO(OH)被氧化为MnO2，则步骤②中发生的反应正确，故B项正确；③中先加入双氧水，MnO2会催化分解H2O2，使其利用率降低，故C项错误；步骤④是向MnSO4溶液中加入CaCl2，二者反应生成MnCl2和微溶于水的CaSO4，所以MnCl2溶液中含有少量的CaSO4，故D项正确。8．B。解析：软锰矿主要成分为MnO2，还含有SiO2、Al2O3等杂质，由流程可知，加硫酸溶解后，Al2O3转化为Al3＋，烟道气中的SO2与MnO2反应生成MnSO4，过滤后滤渣A为SiO2，滤液1中离子主要有Mn2＋、Al3＋、H＋和SOeq\o\al(2－,4)，加入氨水，调节pH至5.4，Al3＋转化为Al(OH)3沉淀下来，滤渣B为Al(OH)3，滤液2为MnSO4，经过蒸发浓缩、趁热过滤、洗涤、干燥可得MnSO4·H2O。根据分析，滤渣A的主要成分为SiO2，滤渣B的主要成分为Al(OH)3，A错误；根据分析，“酸浸”过程中SO2与MnO2反应生成MnSO4，离子方程式为MnO2＋SO2=Mn2＋＋SOeq\o\al(2－,4)，B正确；根据分析，滤液1中主要含有的离子是Mn2＋、Al3＋、H＋和SOeq\o\al(2－,4)，C错误；滤液2主要含MnSO4和(NH4)2SO4，经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥可得MnSO4·H2O，D错误。9．(1)增大接触面积，充分反应，提高反应速率MnO2＋BaS＋H2O=Ba(OH)2＋MnO＋S(2)过量的MnO2消耗了产生的Ba(OH)2(3)蒸发(4)H2O24.9(5)Mn2＋＋HCOeq\o\al(－,3)＋NH3·H2O=MnCO3↓＋NHeq\o\al(＋,4)＋H2O解析：(1)软锰矿粉碎后，表面积增大，即在反应中增大了反应物的接触面积，一是可以使之充分反应；二是可以提高反应速率。由题给信息可知，反应物有MnO2、BaS，生成物有MnO；由流程图中给出的信息可知，生成物中还有Ba(OH)2和硫黄。根据原子守恒和得失电子守恒，可写出该反应的化学方程式MnO2＋BaS＋H2O=MnO＋Ba(OH)2＋S。(2)增大MnO2与BaS的投料比，S的量达到最大值后不再变化，说明过量的MnO2与S不反应；Ba(OH)2的量达到最大值后会减小，说明过量的MnO2与Ba(OH)2发生了反应，消耗了产生的Ba(OH)2。(3)滤液Ⅰ中还含有未结晶的Ba(OH)2，可循环使用，应将其导入蒸发操作中。(4)软锰矿中含有的Fe3O4、Al2O3杂质与硫酸反应生成FeSO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3，要除去Fe2＋，应先将Fe2＋氧化为Fe3＋，为了不引入其他杂质，加入的氧化剂X可选用H2O2。因Fe(OH)3和Al(OH)3的组成相似，且Fe(OH)3的Ksp小于Al(OH)3的，因此当Al3＋完全沉淀时，Fe3＋也≤1.0×10－5mol·L－1时沉淀完全，可求得c(OH－)≥1×10－9.1mol·L－1，即c(H＋)≤1×10－4.9mol·L－1，pH的理论最小值为4.9。(5)由流程图提供的信息可知，碳化时的反应物有碳酸氢铵、氨水、Mn2＋，生成物有MnCO3，由此可写出该反应的离子方程式为Mn2＋＋HCOeq\o\al(－,3)＋NH3·H2O=MnCO3↓＋NHeq\o\al(＋,4)＋H2O。10．(1)SiO2（不溶性硅酸盐）MnO2+MnS+2H2SO4==2MnSO4+S+2H2O(2)将Fe2+氧化为Fe3+(3)4.7(4)NiS和ZnS(5)F−与H+结合形成弱电解质HF，MgF2Mg2++2F−平衡向右移动(6)Mn2++2HCO3-==MnCO3↓+CO2↑+H2O(7)解析：（1）Si元素以SiO2或不溶性硅盐存在，SiO2与硫酸不反应，所以滤渣I中除了S还有SiO2；在硫酸的溶浸过程中，二氧化锰和硫化锰发生了氧化还原反应，二氧化锰作氧化剂，硫化锰作还原剂，方程式为：MnO2+MnS+2H2SO4==2MnSO4+S+2H2O。（2）二氧化锰作为氧化剂，使得MnS反应完全，且将溶液中Fe2+氧化为Fe3+。（3）由表中数据知pH在4.7时，Fe3+和Al3+沉淀完全，所以应该控制pH在4.7~6之间。（4）根据题干信息，加入Na2S除杂为了除去锌离子和镍离子，所以滤渣3是生成的沉淀ZnS和NiS。（5）由HFH++F-知，酸度过大，F-浓度减低，使得MgF2Mg2++2F-平衡向沉淀溶解方向移动，Mg2+沉淀不完全。（6）根据题干信息沉锰的过程是生成了MnCO3沉淀，所以反应离子方程式为：Mn2++2HCO3-==MnCO3↓+CO2↑+H2O。（7）根据化合物中各元素化合价代数和为0的规律得：1+2x+3y+4z=6，已知，x=y=1/3，带入计算得：z=1/3。11．(1)增大接触面积，充分反应，提高反应速率MnO2＋BaS＋H2O=Ba(OH)2＋MnO＋S(2)过量的MnO2消耗了产生的Ba(OH)2(3)蒸发(4)H2O24.9(5)Mn2＋＋HCOeq\o\al(－,3)＋NH3·H2O=MnCO3↓＋NHeq\o\al(＋,4)＋H2O解析：(1)软锰矿粉碎后，表面积增大，即在反应中增大了反应物的接触面积，一是可以使之充分反应；二是可以提高反应速率。由题给信息可知，反应物有MnO2、BaS，生成物有MnO；由流程图中给出的信息可知，生成物中还有Ba(OH)2和硫黄。根据原子守恒和得失电子守恒，可写出该反应的化学方程式MnO2＋BaS＋H2O=MnO＋Ba(OH)2＋S。(2)增大MnO2与BaS的投料比，S的量达到最大值后不再变化，说明过量的MnO2与S不反应；Ba(OH)2的量达到最大值后会减小，说明过量的MnO2与Ba(OH)2发生了反应，消耗了产生的Ba(OH)2。(3)滤液Ⅰ中还含有未结晶的Ba(OH)2，可循环使用，应将其导入蒸发操作中。(4)软锰矿中含有的Fe3O4、Al2O3杂质与硫酸反应生成FeSO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3，要除去Fe2＋，应先将Fe2＋氧化为Fe3＋，为了不引入其他杂质，加入的氧化剂X可选用H2O2。因Fe(OH)3和Al(OH)3的组成相似，且Fe(OH)3的Ksp小于Al(OH)3的，因此当Al3＋完全沉淀时，Fe3＋也≤1.0×10－5mol·L－1时沉淀完全，可求得c(OH－)≥1×10－9.1mol·L－1，即c(H＋)≤1×10－4.9mol·L－1，pH的理论最小值为4.9。(5)由流程图提供的信息可知，碳化时的反应物有碳酸氢铵、氨水、Mn2＋，生成物有MnCO3，由此可写出该反应的离子方程式为Mn2＋＋HCOeq\o\al(－,3)＋NH3·H2O=MnCO3↓＋NHeq\o\al(＋,4)＋H2O。12．(1)90℃Fe(2)5∶12MnOeq\o\al(－,4)＋2S2Oeq\o\al(2－,8)＋10Mn2＋＋11H2O=Mn12O19↓＋4SOeq\o\al(2－,4)＋22H＋(3)钾肥(4)49.2%解析：(2)Mn12O19中氧元素化合价均为－2价，设Mn(Ⅲ)为x个，则Mn(Ⅳ)为12－x个，根据化合物中元素化合价代数和为0，即得3x＋4(12－x)＝2×19，x＝10，Mn(Ⅳ)为2个，Mn(Ⅲ)、Mn(Ⅳ)物质的量之比为5∶1；根据题意生产过程中的原料KMnO4、MnSO4·H2O按物质的量比1∶5反应，产物中硫元素全部以SOeq\o\al(2－,4)的形式存在，该反应的离子方程式为2MnOeq\o\al(－,4)＋2S2Oeq\o\al(2－,8)＋10Mn2＋＋11H2O=Mn12O19↓＋4SOeq\o\al(2－,4)＋22H＋。(4)设体积为VL，CO2含量由0.59mg·L－1升高至1.47mg·L－1，CO2含量增多0.88mg·L－1，反应生成的CO2的物质的量为eq\f(0.88mg·L－1,44g·mol－1)×VL×10－3g·mg－1＝2V×10－5mol，根据原子个数守恒，参与反应的甲醛的物质的量为2V×10－5mol，故该实验中甲醛的转化率为eq\f(2V×10－5mol×30g·mol－1,1.22mg·L－1×VL×10－3g·mg－1)×100%≈49.2%。13．(1)＋4SO2形成酸雨(2)蒸发浓缩、冷却结晶(3)64%(4)MoS2＋6OH－＋9ClO－=MoOeq\o\al(2－,4)＋2SOeq\o\al(2－,4)＋9Cl－＋3H2O(5)钼Mo－6e－＋8OH－=MoOeq\o\al(2－,4)＋4H2O解析：(1)根据电子转移数目及化合物中各元素化合价代数和为0，容易计算得出MoS2中Mo元素的化合价为＋4；焙烧的另外一种产物是SO2，SO2能导致酸雨等。(2)从钼酸钠溶液中得到钼酸钠晶体的操作步骤是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。(3)24.2g钼酸钠晶体的物质的量是0.1mol，由钼原子守恒得MoS2的物质的量为0.1mol，然后再根据质量分数的定义进行计算即可。(4)操作3是将钼精矿与氢氧化钠溶液、次氯酸钠溶液混合，发生反应的离子方程式是MoS2＋6OH－＋9ClO－=MoOeq\o\al(2－,4)＋2SOeq\o\al(2－,4)＋3H2O＋9Cl－。(5)用Ni、Mo作电极电解浓NaOH溶液制备钼酸钠(Na2MoO4)，根据钼的化合价变化，可知Mo电极上发生的是氧化反应，而阳极发生氧化反应，因此阳极的电极材料是钼，电解质溶液呈碱性，因此可以写出阳极的电极反应式是Mo－6e－＋8OH－=MoOeq\o\al(2－,4)＋4H2O。14．(1)MnCO3＋2NH4ClMnCl2＋2NH3↑＋CO2↑＋H2O(2)500℃1.1060min(3)MnO2＋2Fe2＋＋4H＋=Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O5.2≤pH<8.15.1×10－6(4)Mn2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)MnCO3↓＋CO2↑＋H2O(5)NH4Cl解析：(1)根据工艺流程图知“焙烧”时发生的主要化学反应方程式为MnCO3＋2NH4ClMnCl2＋2NH3↑＋CO2↑＋H2O。(2)根据图示锰浸出率比较高，焙烧菱锰矿的最佳条件是焙烧温度500℃，氯化铵与菱锰矿粉的质量比为1.10，焙烧时间为60min。(3)二氧化锰具有氧化性，可以氧化亚铁离子，而二氧化锰被还原为锰离子，反应的离子方程式为MnO2＋2Fe2＋＋4H＋=Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O；根据题干信息知pH在5.2时Al3＋沉淀完全，pH在8.1时，Mn2＋开始沉淀，所以将Fe3＋、Al3＋沉淀完全，可以调整pH范围在5.2≤pH<8.1；L－1≈5.1×10－6mol·L－1。(4)根据流程图知碳化结晶时，发生反应的离子方程式为Mn2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)MnCO3↓＋CO2↑＋H2O。(5)流程图可以看出能循环利用的固态物质是NH4Cl。14．(1)＋2(2)4H＋＋2Fe2＋＋MnO2=Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2OKSCN(3)4.0×10－8mol·L－1(4)a(5)Mn2＋＋NH3·H2O＋HCOeq\o\al(－,3)=MnCO3↓＋NHeq\o\al(＋,4)＋H2O(6)在调节pH环节会多消耗氨气(7)32.9解析：在锰泥中加入硫酸、硫酸亚铁的混合溶液，过滤，滤渣1为PbSO4，滤液1含有Mn2＋、Cu2＋、Fe3＋等，通入氨气调节pH＝4，可生成氢氧化铁沉淀，加入MnS，生成CuS沉淀，即滤渣2，用氨水调节pH为6.5～7.2，加入过量碳酸氢铵，过滤、洗涤、干燥，可得MnCO3。(1)PbSO4中Pb元素的化合价＋2；(2)Fe2＋能将MnO2还原为Mn2＋，因为是酸性环境，所以反应的离子方程式为4H＋＋2Fe2＋＋MnO2=Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O；检验FeSO4氧化产物Fe3＋，检验时试剂用KSCN；(3)已知Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38＝c(Fe3＋)c3(OH－)，因为调节pH＝4，即c(OH－)＝10－10mol/L则c(Fe3＋)＝eq\f(4.0×10－38,（10－10）3)mol·L－1＝4.0×10－8mol·L－1；(4)加MnS可将Cu2＋转化为CuS沉淀除去，且不引入新杂质，而其余三项均会引入新杂质，故而最适宜的固体X为MnS；(5)加入氨水和过量NH4HCO3生成MnCO3沉淀的核心是把碳酸氢根转化成碳酸根，所以反应为Mn2＋＋NH3·H2O＋HCOeq\o\al(－,3)=MnCO3↓＋NHeq\o\al(＋,4)＋H2O；(6)太多的氢离子会多消耗碱，此处用氨气来调节pH，所以会多消耗氨气；(7)从锰泥到MnCO3，依据反应中Mn元素的转化率为80.0%计算，eq\f(55t×\f(55,115),\f(80%,100t))×100%＝32.9%。15．(1)把Fe2＋氧化为Fe3＋5.2(2)MnF2(s)＋Ca2＋(aq)Mn2＋(aq)＋CaF2(s)3.53×107(3)2Mn2＋＋3COeq\o\al(2－,3)＋2H2O=Mn(OH)2·MnCO3↓＋2HCOeq\o\al(－,3)焙烧(4)阴离子交换膜Mn2＋－2e－＋2H2O=MnO2＋4H＋解析(1)二氧化锰具有氧化性，“除杂1”中加入适量MnO2的作用是把Fe2＋氧化为Fe3＋，为使Al3＋、Fe3＋沉淀完全，应调节溶液pH不小于5.2。(2)“除杂2”的主要目的将Ca2＋、Mg2＋转化为相应的氟化物沉淀而除去，除去Ca2＋的离子方程式为MnF2(s)＋Ca2＋(aq)Mn2＋(aq)＋CaF2(s)，该反应的平衡常数K＝eq\f(c（Mn2＋）,c（Ca2＋）)＝eq\f(c（Mn2＋）·c2（F－）,c（Ca2＋）·c2（F－）)＝eq\f(Ksp[MnF2],Ksp[CaF2])＝eq\f(5.3×10－3,1.5×10－10)＝3.53×107。(3)“沉锰”是MnCl2与碳酸铵反应生成Mn(OH)2·MnCO3，根据电荷守恒、质量守恒，反应的离子方程式为2Mn2＋＋3COeq\o\al(2－,3)＋2H2O=Mn(OH)2·MnCO3↓＋2HCOeq\o\al(－,3)，“母液”含有氯化铵，经加热等系列操作后可返回“焙烧”工序循环使用。(4)以MnSO4－(NH4)2SO4为电解质溶液制备金属锰和MnO2。根据图示，离子透过交换膜向阳极移动，离子交换膜a为阴离子交换膜，阳极锰离子失电子发生氧化反应生成二氧化锰，电极反应式为Mn2＋－2e－＋2H2O=MnO2＋4H＋。16．(1)过滤Cu(2)2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋(3)Fe3＋(4)①MnOeq\o\al(－,4)＋5Fe2＋＋8H＋=Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O②2.5aV×10－3mol(5)Mn(OH)2(6)0.1解析：试题分析：由流程可知，合金经氯化铁溶液溶解后把其中的铁和铜溶解，过滤后除去硅；向滤液中加入过量的铜，把过量的Fe3＋还原，过滤得到铜，再向滤液中加入酸性高锰酸钾溶液把亚铁离子完全氧化为＋3价铁离子，然后再加碱调节pH使＋3价铁离子转化为氢氧化铁沉淀；滤液经处理后电解，阳极得到氯气和氧气、阴极得到铜。(1)操作I、Ⅱ、Ⅲ为过滤，固体B为Cu。(2)FeCl3溶液与较不活泼的金属铜反应的离子方程式为2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋。(3)调节pH至2.9～3.2的目的是分离Fe3＋。(4)①向溶液b中加入酸性KMnO4溶液发生反应的离子方程式为MnOeq\o\al(－,4)＋5Fe2＋＋8H＋=Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O。②若用amol/LKMnO4溶液处理溶液b，当恰好反应时消耗KMnO4溶液VmL，由反应的离子方程式可知，n(Fe3＋)＝5n(KMnO4)＝5×V×10－3L×amol/L＝5aV×10－3mol，所得红棕色固体C为Fe2O3，其物质的量为2.5aV×10－3mol。(5)常温下，溶液c中所含的金属阳离子为Fe3＋、Cu2＋和Mn2＋，若三者浓度相等，向溶液c中逐滴加入KOH溶液，因为Ksp[Fe(OH)3]≪Ksp[Cu(OH)2]≪Ksp[Mn(OH)2]，所以先生成的沉淀是Fe(OH)3(由流程可知，pH＝3.2时，Fe3＋沉淀完全，而Cu2＋和Mn2＋尚未开始沉淀)，最后生成的沉淀为Mn(OH)2。(6)用惰性电极电解时阳极产生标准状况下的气体6.72L，阴极得到的电子数为0.8NA，由电子转移守恒得，4n(O2)＋＝0.8mol，则生成氧气的物质的量为0.1mol。17．(1)坩埚C、Cu和CaSO4(2)1∶2(3)3.7≤pH＜8.1使Fe3＋转化为Fe(OH)3而除去，且不影响Mn2＋(4)减少碳酸氢铵的分解，提高原料利用率2.2×10－11(5)取少量最后一次的洗涤液于试管中，向其中滴加用盐酸酸化的BaCl2溶液，若无白色沉淀产生，则表明已洗涤干净(6)①6Fe2＋＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋14H＋=6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O②25%解析：(1)高温焙烧物质应在坩埚中进行；根据分析可知滤渣为C、Cu和CaSO4。(2)步骤D中MnO2被还原成Mn2＋，化合价降低2价，Fe2＋被氧化成Fe3＋，化合价升高1价，根据得失电子守恒，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2。(3)此时溶液中的杂质主要为Fe3＋，结合表中数据可知步骤E中调节pH的范围为3.7≤pH＜8.1，其目的是使铁离子转化为氢氧化铁而除去，而不影响Mn2＋。(4)铵盐不稳定，受热易分解，所以步骤G中温度需控制在35℃以下，减少碳酸氢铵的分解，提高原料利用率；Mn2＋恰好沉淀完全时可认为c(Mn2＋)＝10－5mol·L－1，Ksp(MnCO3)＝c(Mn2＋)·c(COeq\o\al(2－,3))＝10－5×2.2×10－6＝2.2×10－11。(5)生成的MnCO3沉淀可能附着有硫酸盐，所以检验是否含有硫酸根即可确认沉淀是否洗涤干净，具体操作：取少量最后一次的洗涤液于试管中，向其中滴加用盐酸酸化的BaCl2溶液，若无白色沉淀产生，则表明已洗涤干净。(6)①酸性K2Cr2O7具有强氧化性，可以把亚铁离子氧化成铁离子，自身被还原成=Cr3＋，根据电子守恒、电荷守恒和原子守恒可得离子方程式为6Fe2＋＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋14H＋=6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O。②根据方程式6Fe2＋＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋14H＋=6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O可知反应的n(Fe2＋)＝0.500mol·L－1×0.005L×6＝0.015mol，则与[Mn(PO4)2]3－反应的n(Fe2＋)＝0.500mol·L－1×0.06L－0.015mol＝0.015mol，根据方程式[Mn(PO4)2]3－＋Fe2＋=Mn2＋＋Fe3＋＋2POeq\o\al(3－,4)可知n(Mn)＝0.015mol，所以锰元素的质量分数为eq\f(0.015mol×55g·mol－1,3.300g)×100%＝25%。18．(1)将Fe2＋转化为Fe3＋(2)Fe3＋＋3OH－=Fe(OH)3↓(3)99%Fe2O3(4)2.0×1010(5)Mn2＋＋S2Oeq\o\al(2－,8)＋2H2O=MnO2↓＋2SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋解析：(1)加入双氧水，目的是将Fe2＋转化为Fe3＋。(2)第一次加NaOH溶液调pH使Fe3＋完全沉淀，离子方程式为：Fe3＋＋3OH－=Fe(OH)3↓。(3)控制溶液的pH＝7，c(OH－)＝10－7mol·L－1，根据Ksp[Zn(OH)2]＝c(Zn2＋)·c2(OH－)，可知此时溶液中c(Zn2＋)＝1.2×10－17/(10－7)2mol·L－1＝1.2×10－3mol·L－1，则Zn2＋的沉淀率为eq\f(0.12－1.2×10－3,0.12)×100%＝99%。根据流程图知，滤渣Ⅱ的主要成分为Zn(OH)2，其中会混有微量的Fe(OH)3，因此制得的ZnO中会混有微量的Fe2O3。(4)该反应的平衡常数K＝eq\f(c（Mn2＋）,c（Zn2＋）)＝eq\f(c（Mn2＋）·c（S2－）,c（Zn2＋）·c（S2－）)＝eq\f(Ksp（MnS）,Ksp（ZnS）)＝eq\f(3.0×10－14,1.5×10－24)＝2.0×1010。(5)沉锰反应为Mn2＋和S2Oeq\o\al(2－,8)的氧化还原反应，Mn2＋被氧化为MnO2，S2Oeq\o\al(2－,8)被还原为SOeq\o\al(2－,4)，该反应在酸性条件下完成，配平离子方程式为：Mn2＋＋S2Oeq\o\al(2－,8)＋2H2O=MnO2↓＋2SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋。19．(1)空气中的O2将部分Fe2＋氧化(2)2Fe2＋＋MnO2＋4H＋=2Fe3＋＋Mn2＋＋2H2O(3)AB(4)<(5)在搅拌下向MnSO4溶液中缓慢加入氨水－(NH4)2CO3混合溶液，调节溶液pH为7左右，并在60℃水浴中保温，待沉淀完全后，冷却、过滤、洗涤、干燥后得MnCO3沉淀解析：(1)Fe2＋还原性较强，空气中的O2将部分Fe2＋氧化，导致Fe2＋浓度降低。(2)MnO2将Fe2＋氧化为Fe3＋，自身被还原成Mn2＋，结合电子守恒和元素守恒可得离子方程式为2Fe2＋＋MnO2＋4H＋=2Fe3＋＋Mn2＋＋2H2O。(3)为了不引入新的杂质，应加入适量的MnCO3或Mn(OH)2调节pH除去Fe3＋。(4)Ni2＋不达标而Pb2＋达标，说明溶液中S2－浓度一定时，Ni2＋的浓度较大，则相同条件下NiS的溶度积较大，二者为同种类型的沉淀，所以溶解度PbS<NiS。(5)根据图像可知pH在7左右，温度在60℃左右时，MnCO3的产率最大，所以从提纯后的MnSO4溶液制备MnCO3沉淀的实验方案为在搅拌下向MnSO4溶液中缓慢加入氨水－(NH4)2CO3混合溶液，调节溶液pH为7左右，并在60℃水浴中保温，待沉淀完全后，冷却、过滤、洗涤、干燥后得MnCO3沉淀。20．(1)＋3(2)将＋3价Mn元素还原成Mn2＋(3)Fe(OH)3、Al(OH)3(4)(NH4)2SO4加热到213～308℃分解生成氨气和NH4HSO4，分别循环到沉锰和溶浸中，或加H2SO4生成NH4HSO4循环到溶浸中(5)6Mn(OH)2＋O2eq\o(=,\s\up7(70℃))2Mn3O4＋6H2O减小解析：(2)锰矿粉(含MnCO3、Mn2O3、MnOOH及少量Fe2O3、Al2O3、SiO2)加NH4HSO4、H2O2溶浸，MnCO3、Mn2O3、MnOOH转化为Mn2＋，Fe2O3、Al2O3转化为Fe2＋、Al3＋，SiO2不溶而成滤渣1；加入Mn(OH)2调pH＝5，此时Fe3＋、Al3＋转化为Fe(OH)3、Al(OH)3，成为滤渣2的成分。21．(1)MnCO3＋2NH4ClMnCl2＋2NH3↑＋CO2↑＋H2O温度低，速率慢浸出率低；温度过高，浸出率变化不大，成本增加(2)MnO2＋2Fe2＋＋4H＋=Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O5.2≤pH<8.81.97(3)Mn2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)MnCO3↓＋CO2↑＋H2O(4)3MnO2eq\o(=,\s\up7(300℃～770℃))Mn3O4＋O2↑解析：(1)焙烧过程中发生的主要反应的化学方程式为：MnCO3＋2NH4ClMnCl2＋2NH3↑＋CO2↑＋H2O；温度过低，反应速率慢、浸出率低；随着温度的升高，锰浸出率逐渐升高，但在500℃以后，锰浸出率增加缓慢，并且在500℃时，锰浸出率已经达到95%以上，温度过高，浸出率变化不大，成本增加，故焙烧温度取500℃即可；(2)净化除杂中加入MnO2将Fe2＋氧化为Fe3＋，反应的离子方程式为：MnO2＋2Fe2＋＋4H＋=Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O；由表可知，Fe3＋、Al3＋完全沉淀的pH分别为2.8和5.2，Mn2＋开始沉淀pH为8.8，故若要将Al3＋、Fe3＋变为沉淀除去，但Mn2＋不能沉淀，故需调节pH的范围为5.2≤pH<8.8；当两种沉淀共存时，溶液中eq\f(c（Ca2＋）,c（Mg2＋）)＝eq\f(c（Ca2＋）·c2（F－）,c（Mg2＋）·c2（F－）)＝eq\f(Ksp（CaF2）,Ksp（MgF2）)＝eq\f(1.46×10－10,7.42×10－11)＝1.97；(3)“碳化结晶”时，加入碳酸氢铵时HCOeq\o\al(－,3)的电离促进Mn2＋生成MnCO3，同时HCOeq\o\al(－,3)与电离出的H＋反应生成水和CO2，发生反应的离子方程式为Mn2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)MnCO3↓＋CO2↑＋H2O；(4)假设起始n(MnCO3)＝1mol，则m(MnCO3)＝115g，m(Mn)＝55g，加热过程中Mn元素的质量不变，A点时固体质量为115g×75.65%＝87g，则m(O)＝32g，故eq\f(n（Mn）,n（O）)＝eq\f(1,2)，故A点对应的化学式为MnO2，同理可计算出B点对应的化学式为Mn3O4，故300℃