Question

软锰矿的主要成分为MnO₂，除含有Fe₂O₃、MgO、Al₂O₃、CaO、SiO₂等杂质，工业上用软锰矿制取MnSO₄·H₂O的流程如下：

已知：①部分金属阳离子完全沉淀时的pH如下表：

②温度高于27℃时，MnSO₄晶体的溶解度随温度的升高而逐渐降低。

（1）“浸出”过程中MnO₂ 转化为Mn²⁺的离子方程式为_____________。

（2）调pH至5～6的目的是___________，调pH至5～6所加的试剂可选择_________（填以下试剂的序号字母）；

a．NaOH      b．MgO         c．CaO         d．氨水

（3）第2步除杂，主要是将Ca²⁺ 、Mg²⁺ 转化为相应氟化物沉淀除去，写出MnF₂ 除去Mg²⁺ 的离子反应方程式_________，该反应的平衡常数数值为_________。

（已知：MnF₂的K_SP=5.3×10^-3；CaF₂的K_SP=1.5×10^-10；MgF₂的K_SP=7.4×10^-11）

（4）取少量MnSO₄•H₂O溶于水，配成溶液，测其pH发现该溶液显酸性，原因是______（用离子方程式表示），该溶液中所有离子的浓度由大到小的顺序为________。

Answer

（1）MnO2+SO2=SO42-+Mn2+；（2）沉淀Fe3+和Al3+，bc；

（3）MnF2+Mg2+Mn2++MgF2；7.2×107；

（4）Mn2++H2OMn(OH)2+2H+(2分)；c(SO42-)>c(Mn2+)>c(H+)>c(OH-)(2分)。

【解析】

试题分析：由流程可知，软锰矿的主要成分为MnO2，还含有Fe2 O3 、MgO、Al2O3 、CaO等杂质，加硫酸溶解后，发生SO2 +MnO2 ═MnSO4 ，调节pH，由氢氧化物的沉淀pH可知，铁离子、铝离子转化为沉淀，则滤渣I为Fe(OH)3 、Al(OH)3，然后除去钙离子，结合表格数据可知CaF2 的溶度积较小，且不引入新杂质加MnF2 ，最后蒸发浓缩、趁热过滤（防止低温MnSO4 •H2 O溶解而减少），（1）根据FeSO4 在反应条件下将MnO2 还原为MnSO4 ，Fe2+ 被氧化为Fe3+，故“浸出”过程中MnO2 转化为Mn2+ 的离子方程式为SO2 +MnO2 ═Mn2+ +SO42- ；（2）调节pH至5～6，由氢氧化物的沉淀pH可知，铁离子、铝离子转化为沉淀，则滤渣I为Fe(OH)3 、Al(OH)3，除杂过程中不能引入新杂质，所以可加氧化钙和氧化镁调节溶液的pH，故调pH至5～6的目的是沉淀Fe3+和Al3+;调pH至5～6所加的试剂可选择b、c；（3）氟化锰是难溶物，书写离子方程式要用化学式，反应方程式为：MnF2+Mg2+Mn2++MgF2；K=c(Mn2+)÷c(Mg2+) =[c(Mn2+)·c2(F−)]÷[c(Mg2+)·c2(F−)]=7.2×107 ；（4）MnSO4 是强酸弱碱盐，水解呈酸性，方程式为：Mn2++H2OMn(OH)2+2H+；离子浓度大小为：不水解离子＞水解的离子＞显性的离子＞隐性的离子，所以离子浓度大小为：c(SO42-)>c(Mn2+)>c(H+)>c(OH-)。

考点：考查物质制备工艺流程的知识。