Question

【題目】工業(yè)上以某軟錳礦（主要成分為MnO2，還含有SiO2、Al2O3等雜質(zhì)）為原料，利用煙道氣中的SO2制備MnSO4·H2O的流程如下：

(1)濾渣A的主要成分是_________（填化學(xué)式）。

(2)操作Ⅰ為加熱（煮沸）結(jié)晶、趁熱過濾、洗滌、干燥。根據(jù)下圖溶解度曲線分析，趁熱過濾的目的除了防止MnSO4·H2O中含有(NH4)2SO4外，還有____________________。

（3）MnSO4常用于測(cè)量地表水的DO值(每升水中溶解氧氣的質(zhì)量，即溶氧量)。我國(guó)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，生活飲用水源的DO值不得低于5 mg·L－1。李明同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)步驟測(cè)定某河水的DO值：

第一步：使如圖所示裝置中充滿N2后，用注射器向三頸燒瓶中加入200 mL水樣。

第二步：用注射器向三頸燒瓶中依次加入一定量MnSO4溶液（過量）、堿性KI溶液（過量），開啟攪拌器，發(fā)生下列反應(yīng)：Mn2＋＋O2＋OH－→MnO(OH)2↓（未配平）

第三步：攪拌并向燒瓶中加入一定量H2SO4溶液，在酸性條件下，上述MnO(OH)2將I－氧化為I2，其反應(yīng)如下： MnO(OH)2＋I(xiàn)－＋H＋→Mn2+＋I(xiàn)2＋H2O（未配平）

第四步：從燒瓶中取出40.00 mL溶液，與0.010 mol·L－1Na2S2O3溶液發(fā)生反應(yīng)：2S2O32—＋I(xiàn)2=S4O62—＋2I－，恰好完全進(jìn)行時(shí)，消耗Na2S2O3溶液4.40 mL。

①在配制第二、三步所加試劑時(shí)，所有溶劑水須先煮沸后再冷卻才能使用，將溶劑水煮沸的作用是_____。

②通過計(jì)算判斷作為飲用水源，此河水的DO值是否達(dá)標(biāo)______ (寫出計(jì)算過程，不考慮第二、三步加入試劑后水樣體積的變化)。

Answer 1

【答案】SiO2 減少M(fèi)nSO4·H2O的損失，防止生成MnSO4·5H2O 除去水中溶解的氧氣 達(dá)標(biāo)

【解析】

分析信息和工藝流程知向軟錳礦漿通入稀硫酸和煙道氣，酸浸，酸性條件下，二氧化錳與二氧化硫反應(yīng)生成硫酸錳、氧化鋁和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鋁，過濾，濾渣A為二氧化硅，向?yàn)V液1中加入氨水，調(diào)節(jié)pH=5.4，將Al3+轉(zhuǎn)化為氫氧化鋁沉淀，過濾，濾渣B為氫氧化鋁，濾液2為硫酸錳溶液，經(jīng)過加熱（煮沸）結(jié)晶、趁熱過濾、洗滌、干燥，得MnSO4·H2O，據(jù)此作答。

（1）由分析可知濾渣A的主要成分是二氧化硅，化學(xué)式為：SiO2，故答案為：SiO2。

（2）由溶解度曲線分析可知，趁熱過濾的目的除了防止MnSO4·H2O中含有(NH4)2SO4外，還有減少MnSO4·H2O的損失，防止生成MnSO4·5H2O，故答案為：減少MnSO4·H2O的損失，防止生成MnSO4·5H2O。

（3）①溶液中氧氣溶解度不大，且隨溫度升高溶解度減小，所以配制以上無(wú)氧溶液時(shí)需要通過煮沸溶劑后冷卻，把溶劑水中溶解的氧氣趕出，減少實(shí)驗(yàn)誤差
故答案為：除去水中溶解的氧氣。

②Mn2＋＋O2＋OH－→MnO(OH)2↓，根據(jù)觀察法配平反應(yīng)方程式為：2Mn2＋＋O2＋4OH-=2MnO(OH)2↓；MnO（OH）2+I-+H+→Mn2++I2+H2O，反應(yīng)中碘元素化合價(jià)-1價(jià)變化為0價(jià)，錳元素化合價(jià)降低+4價(jià)變化為+2價(jià)，電子轉(zhuǎn)移總數(shù)2，配平得到離子方程式為：MnO（OH）2+2I-+4H+=Mn2++I2+3H2O。

用Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定生成的I2發(fā)生反應(yīng)：2S2O32-+I2═S4O62-+2I-，以淀粉作指示劑，隨硫代硫酸鈉溶液滴入，滴定過程中滴入最后一滴溶液藍(lán)色變?yōu)闊o(wú)色且半分鐘不變說明反應(yīng)達(dá)到終點(diǎn)。

恰好完全進(jìn)行時(shí)，消耗Na2S2O3溶液4.40mL，2Mn2++O2+4OH-═2MnO（OH）2↓，MnO（OH）2+2I-+4H+=Mn2++I2+3H2O，2S2O32-+I2═S4O62-+2I-，得到定量關(guān)系為：
O2～2MnO（OH）2～2I2～4S2O32-，
1 4
n 0.0044L×0.010molL-1
n=1.1×10-5mol
200mL水樣中含氧氣1.1×10-5mol×200÷40=5.5×10-5mol
氧氣濃度=5.5×10-5mol÷0.2L=2.75×10-4mol/L，
水中溶氧量（DO）=2.75×10-4mol/L×32g/mol=8.8×10-3g/L=8.8mg/L>5 mg/L，生活飲用水源的DO不能低于5mgL-1．則此水樣達(dá)標(biāo)。

故答案為：恰好完全進(jìn)行時(shí)，消耗Na2S2O3溶液4.40mL，2Mn2++O2+4OH-═2MnO（OH）2↓，MnO（OH）2+2I-+4H+=Mn2++I2+3H2O，2S2O32-+I2═S4O62-+2I-，得到定量關(guān)系為：
O2～2MnO（OH）2～2I2～4S2O32-，
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n 0.0044L×0.010molL-1
n=1.1×10-5mol
200mL水樣中含氧氣1.1×10-5mol×200÷40=5.5×10-5mol
氧氣濃度=5.5×10-5mol÷0.2L=2.75×10-4mol/L，
水中溶氧量（DO）=2.75×10-4mol/L×32g/mol=8.8×10-3g/L=8.8mg/L>5 mg/L，生活飲用水源的DO不能低于5mgL-1．則此水樣達(dá)標(biāo)。