Question

【題目】工業(yè)上以軟錳礦(主要成分為MnO2，另含有少量FeCO3、Al2O3、SiO2)為原料制取金屬錳的工藝流程如下：

(1)寫出“浸渣”中主要成分的用途 ________(寫出兩條)。

(2)濾渣1的主要成分是 ________(用化學式表示)

(3)經(jīng)檢測“浸取液”中無Fe2+，“浸取”時MnO 2發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為 ________。

(4)寫出“沉錳”操作中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：________。

(5)將“酸溶”后的溶液作為電解液，用下圖1裝置電解，應(yīng)采用 ______(填“陰”或“陽”)離子交換膜，陽極的電極反應(yīng)式為________。

(6)為充分利用“濾渣1”，需測定濾渣中鋁元素的含量，設(shè)計以下方案。

①將ag濾渣處理成xmL溶液。

②取少量①中溶液用EDTA滴定測得溶液中Fe3+ 、Al3+ 的濃度之和為ymmol·L－1 。

③另取少量①中溶液將Fe3+ 用鹽酸羥胺(在溶液中可完全電離出NH3OH+與Cl－ )還原為Fe2+，離子方程式為 ________；

④將③所得溶液利用吸光度法測得其吸光度為0.400(吸光度與Fe2+的濃度關(guān)系如上圖2所示)。該樣品中鋁元素的質(zhì)量分數(shù)為 _________(用含字母的表達式表示)。

Answer 1

【答案】制造玻璃、光導纖維； Al(OH)3； MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O; Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+H2O+CO2↑； 陰； 2H2O-4e-=4H++O2↑； 2Fe3++2NH3OH+=2Fe2++4H++N2↑+2H2O； 。

【解析】

軟錳礦制取金屬錳的工藝流程圖，結(jié)合軟錳礦的成分及性質(zhì)、加入的物質(zhì)，判斷浸取、除雜、沉錳、酸溶、電解等步驟發(fā)生的反應(yīng)，可確定“浸渣”中主要成分為二氧化硅；根據(jù)吸光度與Fe2+的濃度關(guān)系圖，確定吸光度為0.400時的c(Fe2+)，再結(jié)合EDTA滴定，測得結(jié)果確定c(Al3+)，從而求出樣品中m(Al)及Al元素的質(zhì)量分數(shù)。

(1)寫出“浸渣”中主要成分為二氧化硅，所以用途為制造玻璃、光導纖維；

(2)浸取液中含有Al3+，加入碳酸鈉，碳酸根和鋁離子發(fā)生雙水解，產(chǎn)生氫氧化鋁沉淀，所以濾渣1的主要成分是Al(OH)3；

(3)經(jīng)檢測“浸取液”中無Fe2+，則在“浸取”過程中Fe3+與MnO 2發(fā)生了反應(yīng)，離子方程式為MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O;

(4)濾液1中主要含有硫酸錳，加入碳酸氫銨，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+H2O+CO2↑；

(5)酸溶后的溶液中含有MnSO4，左側(cè)是陽極，電極反應(yīng)式為2H2O-4e-=4H++O2↑；右側(cè)是陰極，電極反應(yīng)式為Mn2++2e-=Mn，為維持交換膜兩側(cè)電解質(zhì)溶液電荷守恒，且使電解生成Mn的反應(yīng)持續(xù)進行，SO42-需要透過交換膜向左例移動，故交換膜是陰離子交換膜；

(6) ③鹽酸羥胺在溶液中可完全電離出NH3OH+與Cl-，將Fe3+用鹽酸羥胺還原為Fe2+，NH2OH被氧化生成N2，離子方程式為2Fe3++2NH3OH+=2Fe2++4H++N2↑+2H2O；

④由題圖乙可知，吸光度為0.400時，溶液中c(Fe2+)＝0.040mmolL-1，用EDTA標準溶液滴定測得溶液中Fe3+、Al3+的濃度之和為b mmolL-1，則有c(Al3+)＝(b-0.04)mmolL-1＝(b-0.04)×10-3molL-1，樣品中Al元素的質(zhì)量m(Al)＝(b-0.04)x10-3molL-1×27g/mol＝27a(b-0.04)×10-10g，故樣品中A元素的質(zhì)量分數(shù)為。