Question

用菱锰矿（主要含MnCO₃、FeCO₃、Al₂O₃、SiO₂）制备MnSO₄·H₂O的工艺流程如下：

Ⅰ．向菱锰矿中加入过量稀H₂SO₄，过滤；

Ⅱ．向滤液中加入过量MnO₂，过滤；

Ⅲ．调节滤液pH=a，过滤；

Ⅳ．浓缩、结晶、分离、干燥得到产品；

Ⅴ．检验产品纯度。

（1）步骤Ⅰ中，滤渣的主要成分是         。

（2）将MnO₂氧化Fe²⁺的离子方程式补充完整：

MnO₂ +Fe²⁺+      ＝Mn²⁺ +  Fe³⁺ +      

（3）与选用Cl₂作为氧化剂相比，MnO₂的优势主要在于：原料来源广、成本低、可避免环境污染、           。

（4）已知：生成氢氧化物沉淀的pH

	Al(OH)3	Fe(OH)2	Fe(OH)3	Mn(OH)2
开始沉淀时	3.4	6.3	1.5	7.6
完全沉淀时	4.7	8.3	2.8	10.2

注：金属离子的起始浓度为0.1mol/L

步骤Ⅲ中a的取值范围是         。

（5）步骤Ⅴ，通过测定产品中锰元素的质量分数来判断产品纯度。

已知一定条件下，MnO₄^－与Mn²⁺反应生成MnO₂ 。取x g产品配成溶液，用0.1mol/L KMnO₄溶液滴定，消耗KMnO₄溶液y mL，产品中锰元素的质量分数为        。

Answer

（1）SiO2

（2）1 2 4H+ 1 2 2H2O

（3）不会引入Cl－,使制得的MnSO4·H2O产品更纯净

（4）4．7≤a＜7．6

（5）

【解析】

试题分析： 菱锰矿（主要含MnCO3、FeCO3、Al2O3、SiO2），加入过量稀H2SO4，生成硫酸锰、硫酸亚铁、硫酸铝溶液，二氧化硅不溶解，；向滤液中加入过量MnO2，将亚铁离子氧化为铁离子，本身被还原为二价锰离子，调节滤液pH，使三价铁离子和铝离子沉淀，过滤除去氢氧化铁和氢氧化铝固体，对硫酸锰溶液进行浓缩、冷切结晶、过滤、洗涤干燥得到产品。（1）菱锰矿（主要含MnCO3、FeCO3、Al2O3、SiO2），加入过量稀H2SO4，生成硫酸锰、硫酸亚铁、硫酸铝溶液，二氧化硅不溶解，滤渣的主要成分是二氧化硅，故答案为：二氧化硅；（2）锰元素化合价由+4价降低到+2价，铁元素由+2价升高到+3价，根据化合价升降守恒、电荷守恒、原子守恒，配平反应为MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O，故答案为：MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O；（3）选用Cl2作为氧化剂会最后的溶液中引入氯离子，使制得的产品不纯，而MnO2不会引入Cl-，使制得的MnSO4·H2O产品更纯净，故答案为：不会引入Cl-，使制得的MnSO4·H2O产品更纯净；（4）调节滤液pH，使三价铁离子和铝离子沉淀，根据表格可知二价锰离子开始沉淀的pH=7.6，铝离子开始沉淀的pH=4.7，故4.7≤a＜7.6，故答案为：4.7≤a＜7.6；（5）设含有硫酸锰的物质的量为z，根据方程式

3Mn2++2MnO4-+2H2O=5MnO2+4H+

3mol 2mol

z 0.1y×10-3mol

z=0.15y×10-3mol，

锰元素的质量分数=

考点：制备实验方案的设计