锰是一种非常重要的金属元素，在很多领域有着广泛的应用。利用废铁屑还原浸出低品位软锰矿制备硫...

锰是一种非常重要的金属元素，在很多领域有着广泛的应用。利用废铁屑还原浸出低品位软锰矿制备硫酸锰，然后进行电解，是制备金属锰的新工艺，其流程简图如下：

已知：

i. 低品位软锰矿主要成份有MnO2、Al2O3、Fe2O3、Cu2(OH)2CO3、CaCO3、SiO2等。

ii. 部分金属离子以氢氧化物沉淀时的pH

iii. 几种化合物的溶解性或溶度积(Ksp)

(1)研究表明，单质Fe和Fe2+都可以还原MnO2。在硫酸存在的条件下，MnO2将Fe氧化为Fe3+的离子方程式是____________。

(2)清液A先用H2O2处理，然后加入CaCO3，反应后溶液的pH≈5。滤渣a的主要成分中有黄铵铁矾NH4Fe3(SO4)2(OH)6。

①H2O2的作用是____________(用离子方程式表示)。

②滤渣a中除了黄铵铁矾，主要成分还有X。用平衡移动原理解释产生x的原因：____________。

(3)用离子方程式表示MnS固体的作用：____________。

(4)滤渣c的成分是____________。

(5)如下图所示装置，用惰性电极电解中性MnSO4溶液可以制得金属Mn。阴极反应有：

i. Mn2++2e－＝Mn　　　　　　 ii. 2H++2e－＝H2↑

电极上H2的产生会引起锰起壳开裂，影响产品质量。

①电解池阳极的电极方程式是________________。

②清液C需要用氨水调节pH＝7的原因是____________。

③电解时，中性MnSO4溶液中加入(NH4)2SO4的作用除了增大溶液导电性之外，还有___________(结合电极反应式和离子方程式解释)。

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锰是一种非常重要的金属元素，在很多领域有着广泛的应用。利用废铁屑还原浸出低品位软锰矿制备硫酸锰，然后进行电解，是制备金属锰的新工艺，其流程简图如下：

已知：

i. 低品位软锰矿主要成份有MnO2、Al2O3、Fe2O3、Cu2(OH)2CO3、CaCO3、SiO2等。

ii. 部分金属离子以氢氧化物沉淀时的pH

iii. 几种化合物的溶解性或溶度积(Ksp)

(1)研究表明，单质Fe和Fe2+都可以还原MnO2。在硫酸存在的条件下，MnO2将Fe氧化为Fe3+的离子方程式是____________。

(2)清液A先用H2O2处理，然后加入CaCO3，反应后溶液的pH≈5。滤渣a的主要成分中有黄铵铁矾NH4Fe3(SO4)2(OH)6。

①H2O2的作用是____________(用离子方程式表示)。

②滤渣a中除了黄铵铁矾，主要成分还有X。用平衡移动原理解释产生x的原因：____________。

(3)用离子方程式表示MnS固体的作用：____________。

(4)滤渣c的成分是____________。

(5)如下图所示装置，用惰性电极电解中性MnSO4溶液可以制得金属Mn。阴极反应有：

i. Mn2++2e－＝Mn　　　　　　 ii. 2H++2e－＝H2↑

电极上H2的产生会引起锰起壳开裂，影响产品质量。

①电解池阳极的电极方程式是________________。

②清液C需要用氨水调节pH＝7的原因是____________。

③电解时，中性MnSO4溶液中加入(NH4)2SO4的作用除了增大溶液导电性之外，还有___________(结合电极反应式和离子方程式解释)。

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下面是某科研小组利用废铁屑还原浸出软锰矿(主要成分为MnO2)制备硫酸锰及电解其溶液制锰的工艺流程图：

已知：①浸出液中主要含有Fe3＋、Fe2＋、Co2＋、Ni2＋等杂质金属离子；

②生成氢氧化物的pH见下表：

请回答下列问题：

（1）“酸浸”前将原料粉碎的目的是____。

（2）流程图中“①加入MnO2”的作用____，MnO2还可以用其他试剂____(填化学式)代替。

（3）流程图中“②调节pH”可以除去某种金属离子，应将溶液pH调节控制的范围是___～7.6。上述流程中，能循环使用的一种物质是___(填化学式)。

（4）向滤液Ⅰ中加入MnS的作用是除去Co2＋、Ni2＋等离子，其中可以发生反应为MnS(s)＋Ni2＋(aq)=NiS(s)＋Mn2＋(aq)等。当该反应完全后，滤液2中的Mn2＋与Ni2＋的物质的量浓度之比是___[已知Ksp(MnS)＝2.8×10－10，Ksp(NiS)＝2.0×10－21]。

（5）在适当条件下，在MnSO4、H2SO4和H2O为体系的电解液中电解也可获得MnO2，其阳极电极反应式为____。

（6）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=___。

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下面是某科研小组利用废铁屑还原浸出软锰矿(主要成分为MnO2)制备硫酸锰及电解其溶液制锰的工艺流程图:

已知:①浸出液中主要含有Fe3+、Fe2+、Co2+、Ni2+等杂质金属离子；

②生成氢氧化物的pH见下表:

请回答下列问题:

（1）“酸浸”前将原料粉碎的目的是______________。

（2）流程图中“①加入MnO2”的作用是将浸出液中的Fe2+氧化为Fe3+，同时自身被还原为Mn2+。该反应的离子方程式是_________，其中的MnO2可以用试剂_____(填化学式)代替。

（3）流程图中“②调节pH”可以除去某种金属离子，应将溶液pH调节控制的范围是_________下列可用于流程中调节pH的试剂是__________(填试剂对应的字母编号)。

a.MnCO3　　 b.Na2CO3　　 C.NaOH　　　　 d.氨水

（4）向滤液I中加人MnS的作用是除去Co2+、Ni2+等离子，发生反应为MnS+Ni2+=NiS+Mn2+等。当该反应完全后，滤液2中的Mn2+与Ni2+离子的物质的量浓度之比是_______[已知Ksp(MnS)=2.8×10-10，Ksp(NiS)=2.0×10-21]。

（5）上述流程中，能循环使用的一种物质是___________(填化学式)。

（6）上述流程中在电解前需对电解液中Mn2+的含量进行测定。方法是:取出一定体积的电解液，加入一定质量的NaBiO3(不溶于水)，使二者发生反应，反应的氧化产物和还原产物分别是MnO4-、Bi3+。该反应的离子方程式是_______________。

（7）在适当条件下，在MnSO4=H2SO4+H2O为体系的电解液中电解也可获得MnO2，其阳极电极反应式为________________。

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高纯碳酸锰在电子工业中有着重要的应用，湿法浸出软锰矿(主要成分为MnO2，含有少量Fe、Al、Mg等杂质元素)制备高纯碳酸锰的流程如下：其中除杂过程包括：①向浸出液中加入一定量的试剂X，调节浸出液的pH为3.5～5.5；②再加入一定量的软锰矿和双氧水，过滤；③…下列说法正确的是(已知室温下：Kap[Mg(OH)2]＝1.8×10－11，Kap[Al(OH)3]＝3.0×10－34，Kap[Fe(OH)3]＝4.0×10－38。)

A.浸出时加入植物粉的作用是作为还原剂

B.除杂过程中调节浸出液的pH为3.5～5.5可完全除去Fe、Al、Mg等杂质

C.试剂X可以是MnO、MnO2、MnCO3等物质

D.为提高沉淀MnCO3步骤的速率可以持续升高温度

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高纯碳酸锰在电子工业中有着重要的应用，湿法浸出软锰矿(主要成分为MnO2，含有少量Fe、Al、Mg等杂质元素)制备高纯碳酸锰的流程如下：其中除杂过程包括：①向浸出液中加入一定量的试剂X，调节浸出液的pH为3.5～5.5；②再加入一定量的软锰矿和双氧水，过滤；③…下列说法正确的是(已知室温下：Kap[Mg(OH)2]＝1.8×10－11，Kap[Al(OH)3]＝3.0×10－34，Kap[Fe(OH)3]＝4.0×10－38。)

A.浸出时加入植物粉的作用是作为还原剂

B.除杂过程中调节浸出液的pH为3.5～5.5可完全除去Fe、Al、Mg等杂质

C.试剂X可以是MnO、MnO2、MnCO3等物质

D.为提高沉淀MnCO3步骤的速率可以持续升高温度

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锗是重要的稀缺战略资源，广泛应用于众多国防军工及民用领域，属于我国战略收储金属。某科研课题采用的提取锗技术路线为：低品位锗精矿-（次亚磷酸钠热还原-真空挥发富集）-挥发产物高品位还原锗精矿-碱氧化预处理-盐酸蒸馏提纯-高纯四氯化锗-高纯二氧化锗。

（1）在周期表中金属与非金属的分界处，可以找到半导体材料，如Si、　　 等，半导体器件的研制正是开始于　　 ，后来发展到研制与它同族的　　　 。三种元素依次是_______（填标号）。

a．Ge　 Si　 Ge　

b．Ge　 Ge　 Si

c．C　　 Si　 Ge　

（2）请配平次亚磷酸钠热还原反应的化学方程式并在括号内注明反应条件：

___NaH2PO2·H2O+GeO2 （______） ___Na4P2O7+___H2O+___GeO↑+___H3PO4

（3）高品位还原锗精矿碱氧化预处理过程的产物是锗酸钠，请写出该过程的化学反应方程式：____________________________________________

（4）高纯二氧化锗含量采用碘酸钾滴定法进行分析。称取3.600g高纯二氧化锗样品，采用氢氧化钠在电炉上溶样，次亚磷酸钠加热还原，然后以淀粉为指示剂，用碘酸钾标准溶液（0.6000mol/L）滴定，消耗的碘酸钾体积为19.00ml。[20℃以下，次亚磷酸钠不会被碘酸钾和碘氧化]

①滴定终点的现象是_____________________________。

②此样品中二氧化锗含量是_________。（保留四位有效数字）

（5）用氢气还原GeO2可制得金属锗。其反应如下：

GeO2+ H2= GeO+ H2O ①

GeO+ H2= Ge+ H2O ②

GeO2+ 2H2= Ge+ 2H2O ③

反应式③ΔH=+13750 kJ/mol ，ΔS=+15600J/(K·mol），则还原反应的温度一般控制在_________℃范围内。[已知GeO在700℃会升华，T(K)=t(℃)+273]

（6）锗在硝酸中的溶解速度受硝酸浓度、搅拌速度、温度等因素影响。如图，锗溶解速度有一最大值，硝酸的浓度小于此值时，随浓度增加溶解速度增加，反之降低，这是由于硝酸浓度高时_________加剧所致。

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锗是重要的稀缺战略资源，广泛应用于众多国防军工及民用领域，属于我国战略收储金属。某科研课题采用的提取锗技术路线为：低品位锗精矿-（次亚磷酸钠热还原-真空挥发富集）-挥发产物高品位还原锗精矿-碱氧化预处理-盐酸蒸馏提纯-高纯四氯化锗-高纯二氧化锗。

（1）在周期表中金属与非金属的分界处，可以找到半导体材料，如Si、　　 等，半导体器件的研制正是开始于　　 ，后来发展到研制与它同族的　　　 。三种元素依次是_______（填标号）。

a．Ge　 Si　 Ge　

b．Ge　 Ge　 Si

c．C　　 Si　 Ge　

（2）请配平次亚磷酸钠热还原反应的化学方程式并在括号内注明反应条件：

___NaH2PO2·H2O+GeO2 ___Na4P2O7+___H2O+___GeO↑+___H3PO4，_____________

（3）高品位还原锗精矿碱氧化预处理过程的产物是锗酸钠，请写出该过程的化学反应方程式：____________________________________________

（4）高纯二氧化锗含量采用碘酸钾滴定法进行分析。称取3.600g高纯二氧化锗样品，采用氢氧化钠在电炉上溶样，次亚磷酸钠加热还原，然后以淀粉为指示剂，用碘酸钾标准溶液（0.6000mol/L）滴定，消耗的碘酸钾体积为19.00mL。[20℃以下，次亚磷酸钠不会被碘酸钾和碘氧化]

①滴定终点的现象是_____________________________。

②此样品中二氧化锗含量是_________。（保留四位有效数字）

（5）用氢气还原GeO2可制得金属锗。其反应如下：

GeO2+ H2= GeO+ H2O ①

GeO+ H2= Ge+ H2O ②

GeO2+ 2H2= Ge+ 2H2O ③

反应式③ΔH=+13750 kJ/mol ，ΔS=+15600J/(K·mol），则还原反应的温度一般控制在_________℃范围内。[已知GeO在700℃会升华，T(K)=t(℃)+273]

（6）锗在硝酸中的溶解速度受硝酸浓度、搅拌速度、温度等因素影响。如图，锗溶解速度有一最大值，硝酸的浓度小于此值时，随浓度增加溶解速度增加，反之降低，这是由于硝酸浓度高时_________加剧所致。

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研究人员研制利用低品位软锰矿浆（主要成分是MnO2）吸收硫酸厂的尾气SO2，制备硫酸锰的生产流程下：

已知：浸出液的pH＜2，其中的金属离子主要是Mn2+，还含有少量的Fe2+、Al3+、Ca2+、Pb2+等其他金属离子．PbO2的氧化性大于MnO2．有关金属离子的半径、形成氢氧化物沉淀时的pH见下表，阳离子吸附剂吸附金属离子的效果见图2．

（1）浸出过程中生成Mn2+反应的化学方程式为____________，

（2）Fe2+被氧化的过程中主要反应的离子方程式_____________．

（3）在氧化后的液体中加入石灰浆，用于调节pH，pH应调节至_______范围．

（4）阳离子吸附剂可用于除去杂质金属离子．请依据图、表信息回答，决定阳离子吸附剂吸附效果的因素有_____________等（写二点）．

（5）吸附步骤除去的主要离子为______．

（6）电解MnSO4、ZnSO4和H2SO4的混合溶液可制备MnO2和Zn，写出阳极的电极反应方程式__________________．

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研究人员研制利用低品位软锰矿浆(主要成分是MnO2)吸收硫酸厂的尾气SO2，制备硫酸锰的生产流程如下：

已知：浸出液的pH＜2，其中的金属离子主要是Mn2＋，还含有少量的Fe2＋、Al3＋、Ca2＋、Pb2＋等其他金属离子。PbO2的氧化性大于MnO2。PbSO4是一种微溶物质。有关金属离子的半径、形成氢氧化物沉淀时的pH见下表，阳离子吸附剂吸附金属离子的效果见下图。　

（1）浸出过程中生成Mn2+反应的化学方程式为_________________________________，

（2）Fe2＋被氧化的过程中主要反应的离子方程式___________________________________。

（3）在氧化后的液体中加入石灰浆，用于调节pH，pH应调节至______________范围。

（4）阳离子吸附剂可用于除去杂质金属离子。请依据图、表信息回答，决定阳离子吸附剂吸附效果的因素有__________________________等（写二点）。

（5）吸附步骤除去的主要离子为_________________。

（6）电解MnSO4、ZnSO4和H2SO4的混合溶液可制备MnO2和Zn，写出阳极的电极反应方程式_____。

（7）CaSO4是一种微溶物质，已知Ksp(CaSO4)=9.10×10—6。现将c mol·L—1CaCl2溶液与2.00×10—2 mol·L—1Na2SO4溶液等体积混合（忽略体积的变化），则生成沉淀时，c的最小值是____。

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