MnO2是重要的化工原料,山軟錳礦製備MnO2的一種工藝流程如圖:資料:①軟錳礦的主要成分為MnO2,主要雜質...
問題詳情:
MnO2是重要的化工原料,山軟錳礦製備MnO2的一種工藝流程如圖:
資料:①軟錳礦的主要成分為MnO2,主要雜質有Al2O3和SiO2
②全屬離於沉澱的pH
Fe3+ | Al3+ | Mn2+ | Fe2+ | |
開始沉澱時 | 1.5 | 3.4 | 5.8 | 6.3 |
完全沉澱時 | 2.8 | 4.7 | 7.8 | 8.3 |
③該工藝條件下,MnO2與H2SO4反應。
(1)溶出
①溶出前,軟錳礦需研磨。目的是____。
②溶出時,Fe的氧化過程及得到Mn2+的主要途徑如圖所示:
i.步驟II是從軟錳礦中溶出Mn2+的主要反應,反應的離子方程式是____。
ii.若Fe2+全部來自於反應Fe+2H+=Fe2++H2↑,完全溶出Mn2+所需Fe與MnO2的物質的量比值為2。而實際比值(0.9)小於2,原因是____。
(2)純化。已知:MnO2的氧化*與溶液pH有關。純化時先加入MnO2,後加入NH3·H2O,調溶液pH≈5,説明試劑加入順序及調節pH的原因:____。
(3)電解。Mn2+純化液經電解得MnO2。生成MnO2的電極反應式是____。
(4)產品純度測定。向a*品中依次加入足量bgNa2C2O4和足量稀H2SO4,加熱至充分反應。再用cmol·L-1KMnO4溶液滴定剩餘Na2C2O4至終點,消耗KMnO4溶液的體積為dL(已知:MnO2及MnO均被還原為Mn2+。相對分子質量:MnO2-86.94;Na2C2O4-134.0)
產品純度為____(用質量分數表示)。
【回答】
增大反應速率,提高浸出率 MnO2+4H++2Fe2+Mn2++2Fe3++2H2O 二氧化錳能夠氧化單質鐵為Fe2+ MnO2的氧化*隨**的減弱逐漸減弱 Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+
【解析】
軟錳礦首先進行研磨,可增大固體與硫*的接觸面積,增大反應速率,提高浸出率;加入濃硫*及過量的鐵屑,鐵屑與硫*反應生成硫*亞鐵,亞鐵離子與二氧化錳反應生成二價錳離子和鐵離子;再電解錳離子的純化液製取二氧化錳。
【詳解】
(1)①研磨軟錳礦可增大固體與濃硫*接觸面積,增大反應速率,提高浸出率;
②i.根據反應途徑可知,二氧化錳與亞鐵離子反應生成二價錳離子和鐵離子,則反應的離子方程式為MnO2+4H++2Fe2+Mn2++2Fe3++2H2O;
ii.根據方程式可知,Fe與MnO2的物質的量比值為2,實際反應時,二氧化錳能夠氧化單質鐵為Fe2+,導致需要的減少Fe2+,故實際比值(0.9)小於2。
(2)MnO2的氧化*與溶液pH有關,且隨**的減弱,氧化*逐漸減弱,溶液顯**時,二氧化錳的氧化*較強,故純化時先加入MnO2,後加入NH3·H2O,調溶液pH≈5,除去溶液中的Al3+、Fe3+;
(3)電解時,溶液呈**,Mn2+失電子,與水反應生成二氧化錳和*離子,則電極反應式為Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+;
(4)根據題意可知,部分草**與二氧化錳發生氧化還原發,剩餘部分再與高錳*鉀反應(5H2C2O4+2KMnO4+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O),則與二氧化錳反應的草**為-;MnO2+Na2C2O4+2H2SO4=Na2SO4+MnSO4+2CO2↑+2H2O,則n(MnO2)=n(Na2C2O4)=-,產品純度=×100%=。
知識點:化學反應原理綜合考查
題型:綜合題