Question

利用酸性含锰废水（主要含Mn²⁺、Cl^-、H⁺、Fe²⁺、Cu²⁺）可制备高性能磁性材料（MnCO₃）及纯净的氯化铜晶体（CuCl₂•2H₂O）。工业流程如下：

已知：几种金属离子沉淀的pH如表

金属离子	Fe^2+	Fe^3+	Cu^2+	Mn^2+
开始沉淀的pH	7.5	3.2	5.2	8.8
完全沉淀的pH	9.7	3.7	6.4	10.4

回答下列问题：

（1）过程①中，MnO₂在酸性条件下可将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，反应的离子方程式为

（2）过程②中，所得滤渣W的成分是                  。

（3）过程③中，调pH=6.4目的是                              。

（4）过程④中，若生成的气体J可使澄清的石灰水变浑浊，则生成MnCO₃反应的离子方程式是           。

（5）将滤渣Q溶解在过量的盐酸中，经过        ，过滤、洗涤、低温烘干，即可获得纯净的氯化铜晶体（CuCl₂•2H₂O）。

（6）过程④中，298K、c(Mn²⁺)为1.05mol/L时，实验测得MnCO₃的产率与溶液pH、反应时间关系如右图。

据图中信息，你选择的最佳pH是              ；理由是                。

（7）从滤液C可得到的副产品是         （填化学式）。

Answer

（1）MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O；

（2）Fe(OH)3和过量的MnO2（3）使Cu2+ 完全沉淀为Cu(OH)2

（4）Mn2++2HCO3－= MnCO3 ↓+ CO2↑+H2O

（5）加热浓缩，降温结晶

（6）7.0pH等于7.0时反应速率最快，且MnCO3产率最高（7）NH4Cl。

【解析】

试题分析：(1)在过程①中，MnO2在酸性条件下可将Fe2+氧化为Fe3+，根据电子守恒、电荷守恒及原子守恒，可得反应的离子方程式为MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O；(2)在过程②中，向溶液中加入氨水，调节溶液的pH=3.7，这时溶液中的Fe3+会形成Fe(OH)3沉淀，过量的MnO2也以固体形式存在，所以所得滤渣W的成分是Fe(OH)3和MnO2；(30过程③中，调pH=6.4目的是使溶液中Cu2+完全沉淀为Cu(OH)2而除去；（4）过程④中，若向含有Mn2+的溶液中加入NH4HCO3溶液，生成的气体J可使澄清的石灰水变浑浊，则生成MnCO3反应的离子方程式是Mn2++2HCO3－= MnCO3 ↓+ CO2↑+H2O；（5）将滤渣Q是Cu(OH)2，将其溶解在过量的盐酸中，得到CuCl2溶液，该物质的溶解度随温度的升高而增大，所以溶液经过加热浓缩，降温结晶，过滤、洗涤、低温烘干，即可获得纯净的氯化铜晶体(CuCl2•2H2O)。(6)据图中信息，你选择的最佳pH是7.0，原因是pH=7.0时，反应速率最快，而且MnCO3沉淀率最高；（7） 根据元素守恒可知：从滤液C可得到的副产品是NH4Cl。

考点：考查物质制备工艺流程的知识。