Question

某矿样用过量酸溶解并过滤，所得滤液A主要含CO₃^2-、Ni^2＋、SO₄^2-、H^＋、Fe^2＋、Fe^3＋、OH^－、Mg^2＋、Mn^2＋等九种离子中的七种。将A中金属元素进行分离以备利用，部分流程如图所示：

可能用到的有关数据如下：

请根据题给信息填空：

(1)滤液A中不能大量存在的两种离子是________。

(2)已知“滤渣1”是MnO₂，步骤①发生的氧化还原反应的离子方程式为________。

(3)常温下，某Ni(OH)₂、Mg(OH)₂共沉淀的混合体系中，若c(Ni^2＋)＝5.5×10^－11mol·L^－1，则c(Mg^2＋)＝________。

(4)假定步骤①中NaClO恰好反应，欲检验滤液3中的酸根离子，需优先检验________(填离子符号)。

(5)为测定该矿样中铁元素的含量，取20.0 g矿石，按上述流程操作，将________(填“滤渣1”、“滤渣2”或“滤渣3”)完全酸溶，再使其中的铁元素还原为Fe^2＋，然后将所得溶液稀释到100  mL，取出20.00  mL用0.100  0 mol·L^－1KMnO₄溶液滴定。达到滴定终点时溶液颜色为________色，共消耗KMnO₄溶液16.  00 mL，经计算矿样中铁元素的质量分数为________。

Answer

CO32-、OH－ ClO－＋Mn2＋＋H2O===MnO2↓＋Cl－＋2H＋，2H＋＋ClO－＋2Fe2＋===2Fe3＋＋Cl－＋H2O 1.22×10－6mol·L－1 SO42- 滤渣 紫 11.2%

【解析】

矿样用过量酸溶解并过滤，滤液呈酸性，说明一定不含CO32-、OH-，含有七种离子，即含有Ni2+、SO42-、H+、Fe2+、Fe3+、Mg2+、Mn2+，加入NaClO，发生氧化还原反应，生成MnO2，同时Fe2+被氧化生成Fe3+，滤液1中含有Ni2+、SO42-、H+、Fe3+、Mg2+，加入NaOH调节pH=5，根据表中数据可知生成Fe(OH)3，为滤渣2，滤液2中含有Ni2+、SO42-、H+、Mg2+，加入NaOH调节pH=9.5，可生成Mg(OH)2沉淀，为滤渣3，滤液中含有Ni2+、SO42-、Na+、Cl-，由此分析作答。

（1）过量酸处理后，滤液为酸性，故滤液A中不能大量存在CO32-、OH-。

（2）步骤①加入的NaClO为强氧化性物质，溶液中的Mn2+、Fe2+均能被氧化，发生反应的离子方程式为Mn2+＋ClO-＋H2O=MnO2↓＋2H+＋Cl-，ClO-＋2Fe2+＋2H+=2Fe3+＋Cl-＋H2O；

（3）根据题目所给物质的Ksp数据知，溶液中的c2(OH－)＝=mol2·L-2＝1.0×10-5mol2·L-2，因此c(Mg2＋)＝=mol·L-1＝1.2×10-6mol·L-1；

（4）通过(1)中离子共存的判断可知溶液中一定含有SO42-，通过步骤①可知生成Cl-，因此滤液3中含有酸根离子为SO42-、Cl－，应先检验SO42-，使之转化为BaSO4沉淀，然后再检验Cl－；若先检验Cl－，则SO42-与Ag＋生成微溶的Ag2SO4，影响Cl－的检验；

（5）步骤②调节pH＝5，Fe3+生成Fe(OH)3沉淀，因此滤渣2为Fe(OH)3，用酸溶解可得Fe3+，再使其中的铁元素还原为Fe2+，Fe2+可被KMnO4氧化，所以达到滴定终点时溶液颜色为紫色，反应的离子方程式为：5Fe2+＋MnO4-＋8H+=5Fe3+＋Mn2+＋4H2O，所以100 mL溶液中n(Fe2+)＝5×5×0.1000mol/L×0.01600L＝0.04mol，因此矿样中铁元素的质量分数为×100%＝11.2%。