Question

【題目】錳及其化合物在現(xiàn)代工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用，同時(shí)也是實(shí)驗(yàn)室中常用的重要試劑。

(1)KMnO4是強(qiáng)氧化劑，其溶液中c(H+)=c(OH-)，則常溫下0.01molL-1的HMnO4溶液的pH=_____________。

(2)MnS常用于除去污水中的Pb2+等重金屬離子:Pb2+(aq)+ MnS(s)PbS(s)+Mn2+(aq)，若經(jīng)過(guò)處理后的水中c(Mn2+)=1 ×10-6 molL-1，則c(Pb2+)=______________[已知Ksp(PbS)=8×10-28、Ksp(MnS)=2×10-13]。

(3)錳是農(nóng)作物生長(zhǎng)的重要微量元素，用硫酸錳溶液拌種可使農(nóng)作物產(chǎn)量提高10%~15%。某工廠利用回收的廢舊鋅錳干電池生成硫酸錳晶體(MnSO4H2O)的流程如圖所示：

①MnSO4中含有的化學(xué)鍵類型有_______________。

②濾渣Ⅱ的主要成分是____________，濾渣Ⅰ是一種黑色單質(zhì)，“還原”過(guò)程中氧化產(chǎn)物是Fe3+，寫出相應(yīng)反應(yīng)的離子方程式_________，此反應(yīng)中MnO2的轉(zhuǎn)化率與溫度之間的關(guān)系如圖所示，則適宜的溫度是______________(填字母)。

a.40 ℃ b.60 ℃ c.80 ℃ d.100 ℃

③“沉錳”中有無(wú)色無(wú)味的氣體生成，還有MnCO36Mn(OH)25H2O生成，寫出相應(yīng)反應(yīng)的化學(xué)方程式_________。

Answer 1

【答案】2 4 ×10-21 molL-1 離子鍵、(極性)共價(jià)鍵 Fe(OH)3 MnO2 +4H++2Fe2+=2Fe3++Mn2++2H2O c 7Na2CO3+7MnSO4+ 11H2O=MnCO36Mn(OH)25H2O↓+7Na2SO4+6CO2↑

【解析】

(3)廢舊電池預(yù)處理后得到MnO2和炭粉，加入硫酸和硫酸亞鐵溶液，二氧化錳具有強(qiáng)氧化性，將亞鐵離子氧化成鐵離子，得到濾渣I為C，濾液中主要含Fe3+和Mn2+；加入雙氧水將過(guò)量的亞鐵離子氧化，然后加入碳酸鈉調(diào)節(jié)pH值4.5，得到Fe(OH)3沉淀，除去Fe3+，之后再加入碳酸鈉溶液進(jìn)行沉錳得到MnCO36Mn(OH)25H2O，加硫酸溶解得到MnSO4溶液，蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶過(guò)濾得到硫酸錳晶體。

(1)由題給條件知KMnO4是強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽，故HMnO4是強(qiáng)酸，0.01 molL-l的HMnO4溶液的pH=2。

(2)對(duì)于反應(yīng)Pb2+(aq)+ MnS(s)PbS(s)+Mn2+(aq)，K==，當(dāng)c(Mn2+)=1 ×10-6 molL-1，可求出c(Pb2+)=4 ×10-21 molL-1。

(3)①MnSO4是離子化合物，含有離子鍵，中含有極性共價(jià)鍵；

②根據(jù)分析可知濾渣Ⅱ主要成分是Fe(OH)3；由流程圖知，MnO2被Fe2+還原為Mn2+，Fe2+則被氧化為Fe3+，根據(jù)電子守恒和元素守恒可知反應(yīng)的離子方程式為MnO2 +4H++2Fe2+= 2Fe3+ + Mn2+ +2H2O；由圖知當(dāng)溫度達(dá)到80 ℃后，MnO2的轉(zhuǎn)化率幾乎沒有變化，故溫度控制在80℃左右為好，再升高溫度轉(zhuǎn)化率變化不大，反而浪費(fèi)資源；

③碳酸根水解顯堿性，錳離子水解顯酸性，二者相互促進(jìn)，所以生成的氣體應(yīng)為CO2，故可先寫出Na2CO3+MnSO4+ H2O→MnCO36Mn(OH)25H2O↓ +CO2↑，根據(jù)質(zhì)量守恒定律確定有Na2SO4生成，得到7Na2CO3+7MnSO4+11H2O=MnCO36Mn(OH)25H2O↓ +6CO2↑ +7Na2SO4。