【題目】以軟錳礦(主要成分為MnO2)和硫錳礦(主要成分為MnS)為原料制備硫酸錳晶體的工藝流程如下:

(1)濾渣中存在一種非金屬單質,則酸浸過程中的化學方程式為_________________________________。

(2)實驗室常用氧化還原法測定MnSO4·H2O晶體的純度,原理如下:2Mn2NO3-4PO43-2H===2[Mn(PO4)2]3NO2-H2O NH4+NO2-===N22H2O [Mn(PO4)2]3Fe2===Mn2[Fe(PO4)2]3;稱取MnSO4·H2O樣品1.000 0 g,溶于適量水,以磷酸作配位劑,加入過量硝酸銨,在220240 ℃下充分反應。然后以N—苯代鄰氨基苯甲酸作指示劑,用0.100 0 mol·L1硫酸亞鐵銨標準溶液滴定生成的[Mn(PO4)2]3至終點。重復操作3次,記錄數(shù)據(jù)如下表:

滴定次數(shù)

標準液讀數(shù)mL

滴定前

滴定后

1

0.10

20.20

2

1.32

21.32

3

1.05

20.95

①已知:Fe2NO2-2H===Fe3NO↑H2O。

測定過程中,硝酸銨的作用是________________________________________

②若滴定過程中標準溶液硫酸亞鐵銨不是新配置的,所測定的MnSO4·H2O晶體的純度將會________(偏高”“偏低不變”)。

③計算樣品中MnSO4·H2O的質量分數(shù)(寫出計算過程)__________________。

【答案】MnO2MnS2H2SO4===2MnSO4S2H2O 將試樣中的二價錳定量氧化成三價錳 與產生的亞硝酸鹽反應消除對滴定的影響 偏高 消耗(NH4)2Fe(SO4)2標準溶液平均值為20.00 mL

2MnSO4·H2O2[Mn(PO4)2]32Fe2

n(MnSO4·H2O)n(Fe2)20.00 mL×103 L·mL1×0.100 0 mol·L12×103 mol

樣品中MnSO4·H2O的質量分數(shù)為=33.8%

【解析】

軟錳礦和硫錳礦在稀硫酸中酸浸,發(fā)生反應,得到濾渣,含有S,過濾得到濾液中含硫酸錳和稀硫酸,經過結晶得到硫酸錳晶體;用0.100 0 mol·L1硫酸亞鐵銨標準溶液測定流程圖中MnSO4H2O晶體樣品的純度,主要是和生成的[Mn(PO4)2]3反應,據(jù)此分析。

1MnO2是兩性化合物,在酸性條件之下是一種氧化劑,根據(jù)流程圖分析,MnO2MnS在稀硫酸中反應生成一種非金屬單質,即濾渣1,同時產生MnSO4,是一個氧化還原反應,則“酸浸”時反應的化學方程式為為:MnO2MnS2H2SO4===2MnSO4S2H2O,
故答案為:MnO2MnS2H2SO4===2MnSO4S2H2O
2)①由原理反應:2Mn2NO3-4PO43-2H===2[Mn(PO4)2]3NO2-H2O NH4+NO2-===N22H2O可知,硝酸銨的作用是將試樣中的二價錳定量氧化成三價錳和與產生的亞硝酸鹽反應消除對滴定的影響。

故答案為:將試樣中的二價錳定量氧化成三價錳;與產生的亞硝酸鹽反應消除對滴定的影響;

②若滴定過程中標準溶液硫酸亞鐵銨不是新配置的,部分Fe2+被氧化為Fe3+,滴定時消耗的標準液偏多,故所測定的MnSO4·H2O晶體的純度將會偏高。

故答案為:偏高;

③用0.100 0 mol·L1硫酸亞鐵銨標準溶液測定流程圖中MnSO4H2O晶體樣品的純度,主要是和生成的[Mn(PO4)2]3反應,取MnSO4·H2O樣品1.000 0 g,

三次消耗(NH4)2Fe(SO4)2標準溶液平均值為=20.00 mL。

根據(jù)關系式:2MnSO4·H2O2[Mn(PO4)2]32Fe2

n(MnSO4·H2O)n(Fe2)20.00 mL×103 L·mL1×0.100 0 mol·L12×103 mol

樣品中MnSO4·H2O的質量分數(shù)為=×100%=33.8%

故答案為:消耗(NH4)2Fe(SO4)2標準溶液平均值為20.00 mL。

2MnSO4·H2O2[Mn(PO4)2]32Fe2

n(MnSO4·H2O)n(Fe2)20.00 mL×103 L·mL1×0.100 0 mol·L12×103 mol

樣品中MnSO4·H2O的質量分數(shù)為=33.8%

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時間(s)

0

1

2

3

4

5

n(NO)(mol)

0.020

0.010

0.008

0.007

0.007

0.007

1)寫出該反應的平衡常數(shù)表達式:K_____________________。已知:K300K350,則該反應是______熱反應。

2)右圖表示NO2的變化的曲線是_______。用O2表示從02 s內該反應的平均速率v_______________

3)能說明該反應已達到平衡狀態(tài)的是________。

av(NO2)2v(O2) b.容器內壓強保持不變

cv(NO)2v(O2) d.容器內密度保持不變

4)為使該反應的反應速率增大,且平衡向正反應方向移動的是________

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已知:部分難溶物的溶度積常數(shù)如下表所示。

難溶物

FeOH3

AlOH3

MgOH2

MnOH2

溶度積常數(shù)

4.0×10-38

1.0×10-33

1.8×10-11

1.8×10-13

當溶液中離子濃度≤1.0×10-5mol L-1時,可認為該離子沉淀完全。

1)“酸浸”時,MnO2Fe氧化為Fe3+,該反應的離子方程式為________________________;該過程中浸出時間和液固比對錳浸出率的影響分別如下圖所示。

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