Question

工业上用菱锰矿(MnCO₃)[含FeCO₃、SiO₂、Cu₂(OH)₂CO₃等杂质]为原料制取KMnO₄。其流程示意图如下：

 

②金属阳离子生成氢氧化物沉淀的pH如下表：

回答下列问题：

（1）写出滤渣1的一种工业用途：_________________________________。实验室模拟该流程过程中，洗涤滤渣1的具体操作方法为_______________________________________。

（2）试剂a最好选用________(填选项字母)。

A．氯水             B．高锰酸钾   C．次氯酸钠          D．浓盐酸

（3）试剂b可选用______(填选项字母)。

A．氨水    B．稀硫酸   C．碳酸锰    D．Mn(OH)₂    E．NaOH

（4）试剂c为MnS，写出滤液2中加入MnS后发生反应的离子方程式：________________________。

（5）用惰性电极电解硫酸锰和硫酸钾混合溶液的方法可以制取高锰酸钾，写出电解时的阳极反应式：__________________。工业上用硫酸溶解碳酸锰，而不用盐酸溶解，其原因是_______________。

（6）KMnO₄是一种常用的滴定试剂，某同学用酸性高锰酸钾溶液测定滤液1中Fe²⁺的含量。滴定过程中，每次均量取25．00 mL的滤液1置于锥形瓶中，滴定三次平均消耗掉0.1000 mol／L的KMnO₄溶液20.00 mL，则滤液1中Fe²⁺的浓度为______g／L(保留三位有效数字)。

Answer

（1）制造光导纤维、冶炼硅、制玻璃等；（沿玻璃棒）向过滤器中加蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流尽后，重复操作2～3次； （2）B （3）CD （4）MnS(s)+Cu2+(aq)＝Mn2+(aq)+CuS(s)

（5）Mn2+-5e-+4H2O＝8H++MnO4- ；若用盐酸溶解碳酸锰，电解时溶液中的氯离子会失去电子生成氯气，而不能生成+MnO4-，且氯气有毒，污染空气 （6）22.4

【解析】

试题分析：菱锰矿用盐酸酸浸，MnCO3、FeCO3、Cu2（OH）2CO3与盐酸反应，SiO2不与盐酸反应，过滤得到滤渣1为SiO2，滤液1中含有氯化镁、氯化亚铁、氯化铜及剩余的HCl，向滤液中加入试剂a为高锰酸钾，将溶液中Fe2+氧化为Fe3+，加入试剂b为碳酸锰、Mn（OH）2等调节pH＝4时Fe3+转化为Fe（OH）3沉淀，过滤除去，滤液2中加入试剂c为MnS，将溶液中Cu2+氧化为CuS沉淀过滤除去，滤液3中为MnCl2，最后经电解得到KMnO4。

（1）二氧化硅可用于制造光导纤维、冶炼硅、制玻璃、建筑、铺路或生成硅酸盐等；洗涤滤渣1的具体操作方法为将沉淀放在过滤器中，水浸没沉淀自然流下，重复2～3次。

（2）试剂a将溶液中Fe2+氧化为Fe3+，且不能引入新杂质，只有高锰酸钾符合，答案选B；

（3）试剂b调节pH使铁离子转化为沉淀，但不能引入新杂质，则加入试剂b为碳酸锰、Mn（OH）2等，答案选CD；

（4）根据溶度积常数可知硫化铜更难溶，根据沉淀容易向更难溶的方向转化可知MnS与氯化铜反应转化更难溶的CuS，同时得到氯化镁，反应离子方程式为MnS(s)+Cu2+(aq)＝Mn2+(aq)+CuS(s)；

（5）用惰性电极电解硫酸锰和硫酸钾混合溶液的方法可以制取高锰酸钾，电解时的阳极发生失去电子的氧化反应，反应式为Mn2+-5e-+4H2O＝8H++MnO4-。工业上用硫酸溶解碳酸锰，而不用盐酸溶解，其原因若用盐酸溶解碳酸锰，电解时溶液中的氯离子会失去电子生成氯气，而不能生成+MnO4-，且氯气有毒，污染空气。

（6）反应中亚铁离子失去1个电子，Mn元素化合价从+7价降低到+2价，得到5个电子，则根据电子得失守恒可知滤液1中Fe2+的浓度为。

【考点定位】本题主要是考查混合物分离提纯及物质制备实验流程图分析

【名师点晴】该题为高频考点，把握实验流程中的反应、混合物分离提纯、电解原理为解答的关键，综合性较强，侧重分析与实验能力的考查。流程题的解题思路为：明确整个流程及每一部分的目的→仔细分析每步反应发生的条件以及得到的产物的物理或化学性质→结合基础理论与实际问题思考→注意答题的模式与要点。解决本类题目的基本方法和步骤为：（1）从题干中获取有用信息，了解生产的产品。（2）然后整体浏览一下流程，基本辨别出预处理、反应、提纯、分离等阶段。（3）分析流程中的每一步骤，从以下几个方面了解流程：①反应物是什么；②发生了什么反应；③该反应造成了什么后果，对制造产品有什么作用。抓住一个关键点：一切反应或操作都是为获得产品而服务。