工业上用菱锰矿(MnCO3)［含FeCO3、SiO2、Cu2(OH) 2CO3等杂质］为原...

工业上用菱锰矿(MnCO3)［含FeCO3、SiO2、Cu2(OH) 2CO3等杂质］为原料制取二氧化锰，其流程示意图如下：

已知：生成氢氧化物沉淀的pH

注：金属离子的起始浓度为0.1 mol/L,回答下列问题：

（1）含杂质的菱锰矿使用前需将其粉碎，主要目的是 _______　　　　 ___________　 。盐酸溶解MnCO3的化学方程式是_______　　　　 ______________　　　　 ___　　　 _____。

（2）向溶液1中加入双氧水时，反应的离子方程式是 _______　　　　 ___________　　 。

（3）滤液2中加入稍过量的难溶电解质MnS，以除去Cu2+，反应的离子方程式是　 ________　　 。

（4）将MnCl2转化为MnO2的一种方法是氧化法。其具体做法是用酸化的NaClO3溶液将MnCl2氧化，该反应的离子方程式为：□Mn2＋＋□ClO3－＋□________＝□________＋□________＋□________。

（5）将MnCl2转化为MnO2的另一种方法是电解法。

① 阳极生成MnO2的电极反应式是　　　　　　 ____ ___　　　　 ____________　　 _______　　 。

②若直接电解MnCl2溶液，生成MnO2的同时会产生少量Cl2。检验Cl2的操作是　　　　 _____　　　　 。

③若在上述MnCl2溶液中加入一定量的Mn(NO3)2粉末，则无Cl2产生。其原因是　　　　 ___　　 __　　　 。

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孔雀石的主要成分是Cu2 (OH)2CO3（含Fe2O3、FeCO3、Al2O3、SiO2杂质），工业上用孔雀石制备硫酸铜的第一步需用过量的硫酸溶解并过滤。常温下，分别取滤液并向其中加入指定物质，反应后的溶液中可以大量存在的一组离子正确的是

A. 加入过量氨水：Fe3+、NH4+、SO42-、OH-

B. 加入过量NaNO3溶液：Fe2+、NO3-、Cu2+、SO42-

C. 加入过量NaOH溶液：Na+、AlO2-、SO42-、OH-

D. 加入过量NaHCO3溶液：Na+、Al3+、SO42-、HCO3-

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锰的用途非常广泛，以碳酸锰矿(主要成分为MnCO3，还含有铁、镍、钴的碳酸盐及SiO2杂质)为原料生产金属锰的工艺流程如下：

已知25℃时，部分物质的溶度积常数如下：

(1)步骤I中，为加快溶浸速率，可采取的措施是__________(至少答两条)。

(2)步骤II中，加氨水调节溶液的pH为5.0～6.0，则滤渣1的成分主要为________(填化学式)；已知MnO2的作用为氧化剂，“除杂1”中涉及的离子方程式为NH3·H2O＋H＋＝NH4+＋H2O、_____________、___________。

(3)步骤中，所加(NH4)2S的浓度不宜过大的原因是______________。

(4)滤液2中，c(Co2＋):c(Ni2＋)＝____________。

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（16分）锰是冶炼工业中常用的添加剂。以碳酸锰矿（主要成分为MnCO3，还含有铁、镍、钴等碳酸盐杂质）为原料生产金属锰的工艺流程如下：

已知25℃，部分物质的溶度积常数如下：

（1）步骤Ⅰ中，MnCO3与硫酸反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（2）步骤Ⅱ中，MnO2在酸性条件下可将Fe2+离子氧化为Fe3+，反应的离子方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ，加氨水调节溶液的pH为5.0-6.0，以除去Fe3+。

（3）步骤Ⅲ中，滤渣2的主要成分是 　　　　　　　　　　　　　　 。

（4）步骤Ⅳ中，在　　 （填“阴”或“阳”）极析出Mn，电极反应方程式为 　　　　　　　　　　 。

（5）电解后的废水中还含有Mn2+，常用石灰乳进行一级沉降得到Mn(OH)2沉淀，过滤后再向滤液中加入适量Na2S，进行二级沉降。进行二级沉降的目的是 　　　　　　　　　　　　 。

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氯化铜是一种广泛用于生产颜料、木材防腐剂等的化工产品。工业上用粗氧化铜（含Fe2O3、FeO、Cu2O以及少量不溶性杂质）为原料制取氯化铜晶体 （CuCl2·2H2O）的为生产流程如下：

己知：Cu2O在酸性环境中可以生成Cu2+和Cu 　　　 回答下列问题：

（1）己知“浸渣”中不含铜单质，写出Cu2O在“盐酸浸出”中发生反应的化学方程式：___________________________________________

（2）“盐酸浸出”中，铜的浸出率与浸出时间的关系如下图所示。由图可得出如下变化规律：

①____________________________

②______________________________。

（3） “净化除杂”需先加入C1O2，其作用是（用离子方程式表示）______________。

然后再调节溶液的pH约为4，可选用的试剂是（填选项字母）______________。

A. CuSO4　　 　　 B.CuO　　 　　　 C.Cu2(OH)2CO3　　 　　　 D.NH3·H2O

（4）“操作I”包含多步实验基本操作，依次是__________、洗涤和风干等。工业上常采用无水乙醇代替水进行洗涤的主要原因是______________。

（5）为了测定制得的氯化铜晶体(CuCl2·xH2O)中x值，称取ag晶体，加入足量10%的氢氧化钠溶液，过滤、洗涤后，用酒精灯加热至质量不再减轻为止，冷却、称量所得固体质量为bg。计算得x=　　 ______________。（用含a、b的代数式表示）。

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工业上用粗氧化铜(含杂质FeO)为原料制取氯化铜晶体(CuCl2·2H2O)的生产流程如下：

(1)写出向溶液A中加入NaClO的离子方程式___________________________________。

(2)沉淀C的化学式为________。

(3)实验室如何检验沉淀E已洗涤干净？________。

(4)低温蒸发的目的是______________________________________。

(5)流程中两次加入了CuO，而不是一次性向溶液B中加入过量的CuO，其理由是________________________________________________。

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某种碳酸锰矿的主要成分有MnCO₃ 、MnO₂、FeCO₃、MgO、SiO₂、Al₂O₃等。已知碳酸锰难溶于水。一种运用阴离子膜电解法的新技术可用于从碳酸锰矿中提取金属锰，流程如下：

阴离子膜法电解装置如图所示：

（1）写出用稀硫酸溶解碳酸锰反应的离子方程式________。

（2）在浸出液里锰元素只以Mn²⁺的形式存在，且滤渣中也无MnO₂，请解释原因.

（3）（5分）已知不同金属离子生成氢氧化物沉淀所需的pH如下表：

加氨水调节溶液的pH等于6，则滤渣的成分是________，滤液中含有的阳离子有H+和 ________。

（4）电解装置中箭头表示溶液中阴离子移动的方向，则A电极是________极。实际生产中，阳极以稀硫酸为电解液，阳极的电极反应式为________。

（5）该工艺之所以采用阴离子交换膜，是为了防止Mn²⁺进入阳极区发生副反应生成MnO₂造成资浪费，写出该副反应的电极反应式________ 。

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碳酸锰（MnCO3）是一种高性能磁性材料。以软锰矿粉(主要含MnO2,还含有少量的Fe2O3、Al2O3等杂质)为原料制取MnCO3的流程如下：

已知：“沉锰”反应为：Mn2+ + 2HCO == MnCO3↓+ H2O + CO2↑

（1）“酸浸”时发生的主要反应为：2Fe2+ + MnO2+ 4H+ == 2Fe3+ + Mn2+ + 2H2O。除此以外，还发生的反应离子方程式为________。（任写一个）

（2）“沉锰”工序中，实验测得MnCO3的产率与溶液pH、反应时间t的关系如图所示。反应要控制pH在7左右的理由是_________。（答两点）

（3）“过滤Ⅱ”所得滤液中溶质的主要成分是_________。

（4）为测定某软锰矿中二氧化锰的质量分数，准确称量1.800g软锰矿样品，加入4.020 g草酸钠(Na2C2O4)固体，再加入足量的稀硫酸并加热(杂质不参加反应)，充分反应后冷却，过量的Na2C2O4用0.2000 mol/L高锰酸钾溶液进行滴定，当滴入30.00mL溶液时恰好完全反应。已知高锰酸钾、二氧化锰在酸性条件下均能将草酸钠(Na2C2O4)氧化：MnO2 + C2O+ 4H+ Mn2+ + 2CO2↑+ 2H2O，MnO4－+ C2O + H+ — Mn2+ + CO2↑+ H2O （未配平）。求该软锰矿中二氧化锰的质量分数_________(写出计算过程)。

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（9分）某种碳酸锰矿的主要成分有MnCO₃、MnO₂、FeCO₃、MgO、SiO₂、Al₂O₃等。已知碳酸锰难溶于水。一种运用阴离子膜电解法的新技术可用于从碳酸锰矿中提取金属锰，流程如下：

阴离子膜法电解装置如下图所示：

（1）写出用稀硫酸溶解碳酸锰反应的离子方程式：。

（2）已知Ksp (Fe(OH)₃) = 4 ´10^–38，假设溶液中Fe³⁺离子浓度为0．1 mol·L^–1，则开始生成Fe(OH)₃ 沉淀的pH是_________，沉淀完全的pH是_________。（可能用到的数据：lg= -0．1  lg=0．2）

（3）已知不同金属离子生成氢氧化物沉淀所需的pH如下表：

加氨水调节溶液的pH等于6，则“滤渣（待处理）”的成分是________ （写化学式），滤液中含有的阳离子有H⁺和________（写符号）。

（4）在浸出液里锰元素只以Mn²⁺的形式存在，且滤渣A中也无MnO₂，请用离子方程式解释原因：________。

（5）电解装置中箭头表示溶液中阴离子移动的方向，则A电极是直流电源的________极。实际生产中，阳极以稀硫酸为电解液，阳极的电极反应式为________。

（6）该工艺之所以采用阴离子交换膜，是为了防止Mn²⁺进入阳极区发生副反应生成MnO₂造成资源浪费，写出该副反应的电极反应式：________。

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用菱锰矿（主要含MnCO3、FeCO3、Al2O3、SiO2）制备MnSO4·H2O的工艺流程如下：

Ⅰ．向菱锰矿中加入过量稀H2SO4，过滤；

Ⅱ．向滤液中加入过量MnO2，过滤；

Ⅲ．调节滤液pH=a，过滤；

Ⅳ．浓缩、结晶、分离、干燥得到产品；

Ⅴ．检验产品纯度。

（1）步骤Ⅰ中，滤渣的主要成分是　　　　　　 。

（2）将MnO2氧化Fe2+的离子方程式补充完整：

MnO2 +Fe2++　　　　 ＝Mn2+ +　 Fe3+ + 　　　　

（3）与选用Cl2作为氧化剂相比，MnO2的优势主要在于：原料来源广、成本低、可避免环境污染、　　　　　　　 。

（4）已知：生成氢氧化物沉淀的pH

注：金属离子的起始浓度为0.1mol/L

步骤Ⅲ中a的取值范围是　　　　　　 。

（5）步骤Ⅴ，通过测定产品中锰元素的质量分数来判断产品纯度。

已知一定条件下，MnO4－与Mn2+反应生成MnO2 。取x g产品配成溶液，用0.1mol/L KMnO4溶液滴定，消耗KMnO4溶液y mL，产品中锰元素的质量分数为　　　　　 。

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