錳是冶煉工業中常用的添加劑.以碳*錳礦(主要成分為MnCO3,還含有鐵、鎳、鈷等碳*鹽雜質)為原料生產金屬錳的...
問題詳情:
錳是冶煉工業中常用的添加劑.以碳*錳礦(主要成分為MnCO3,還含有鐵、鎳、鈷等碳*鹽雜質)為原料生產金屬錳的工藝流程如圖:
已知25℃,部分物質的溶度積常數如下:
物質 | Mn(OH)2 | Co(OH)2 | Ni(OH)2 | MnS | CoS | NiS |
Ksp | 2.1×10﹣13 | 3.0×10﹣16 | 5.0×10﹣16 | 1.0×10﹣11 | 5.0×10﹣22 | 1.0×10﹣22 |
(1)步驟Ⅰ中,MnCO3與硫*反應的化學方程式是 .
(2)步驟Ⅱ中,MnO2在**條件下可將Fe2+離子氧化為Fe3+,反應的離子方程式是 ,加氨水調節溶液的pH為5.0﹣6.0,以除去Fe3+.
(3)步驟Ⅲ中,濾渣2的主要成分是 .
(4)步驟Ⅳ中,在 (填“*”或“陽”)極析出Mn,電極反應方程式為 .
(5)電解後的廢水中還含有Mn2+,常用石灰乳進行一級沉降得到Mn(OH)2沉澱,過濾後再向濾液中加入適量Na2S,進行二級沉降.進行二級沉降的目的是 .
【回答】
【考點】物質分離和提純的方法和基本*作綜合應用.
【專題】實驗設計題.
【分析】(1)加稀硫*時樣品中的MnCO3和硫*反應生成可溶*的MnSO4,併產生二氧化碳和水;
(2)據得失電子守恆有MnO2+2Fe2+﹣﹣Mn2++2Fe3+,再據電荷守恆有MnO2+2Fe2++4H+﹣﹣Mn2++2Fe3+,最後據原子守恆得MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O;
(3)由於在第一次過濾之後的濾液中含有Mn2+、Ni2+、Co2+,向其中加入(NH4)2S,根據各物質的溶度積常數可確定有CoS和NiS沉澱(濾渣2)生成;
(4)由於第二次過濾後的濾液中主要含有NiSO4,電解該溶液時Ni2+在*極上被還原:Mn2++2e﹣=Mn;
(5)由於將一級沉降得到Mn(OH)2沉澱過濾之後的濾液中還含有Mn2+,以進一步去除廢水中的Mn2+,向該濾液中加入適量Na2S,進行二級沉降得到MnS,據溶解積常數確定其溶解度比Mn(OH)2小;
【解答】解:(1)加稀硫*時樣品中的MnCO3和硫*反應生成可溶*的MnSO4,併產生二氧化碳和水,步驟Ⅰ中,MnCO3與硫*反應的化學方程式為:MnCO3+H2SO4=MnSO4+CO2↑+H2O;
故*為:MnCO3+H2SO4=MnSO4+CO2↑+H2O;
(2)步驟Ⅱ中,MnO2在**條件下可將Fe2+離子氧化為Fe3+,反應的離子方程式是據得失電子守恆有MnO2+2Fe2+﹣Mn2++2Fe3+,再據電荷守恆有MnO2+2Fe2++4H+﹣Mn2++2Fe3+,最後據原子守恆得,MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O;
故*為:MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O;
(3)由於在第一次過濾之後的濾液中含有Mn2+、Ni2+、Co2+,向其中加入(NH4)2S,根據各物質的溶度積常數可確定有CoS和NiS沉澱(濾渣2)生成;
故*為:CoS和NiS;
(4)由於第二次過濾後的濾液中主要含有NiSO4,電解該溶液時Ni2+在*極上被還原:Mn2++2e﹣=Mn;
故*為:*,Mn2++2e﹣=Mn;
(5)由於將一級沉降得到Mn(OH)2沉澱過濾之後的濾液中還含有Mn2+,以進一步去除廢水中的Mn2+,向該濾液中加入適量Na2S,據溶解積常數確定其溶解度比Mn(OH)2小,進行二級沉降得到MnS,以進一步去除廢水中的Mn2+;
故*為:沉降得到MnS,以進一步去除廢水中的Mn2+;
【點評】本題考查了物質分離的流程分析,無*質,分離提純物質的實驗設計和本質分析應用,掌握基礎是關鍵,題目難度中等.
知識點:電離平衡單元測試
題型:綜合題