高中化学 化学工艺锰元素 练习题（含答案）.docVIP

PAGE PAGE 1 高考化学冲刺新题型大三轮微考点—化学工艺流程题 锰（Mn）元素 1．(2019·全国卷Ⅲ·节选)高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备，工艺如图所示。回答下列问题： 相关金属离子[c0(Mn＋)＝0.1 mol·L－1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下： 金属离子 Mn2＋ Fe2＋ Fe3＋ Al3＋ Mg2＋ Zn2＋ Ni2＋ 开始沉淀的pH 8.1 6.3 1.5 3.4 8.9 6.2 6.9 沉淀完全的pH 10.1 8.3 2.8 4.7 10.9 8.2 8.9 (1)“滤渣1”含有S和________；写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)“氧化”中添加适量的MnO2的作用是________。 (3)“调pH”除铁和铝，溶液的pH范围应调节为______～6之间。 (4)“除杂1”的目的是除去Zn2＋和Ni2＋，“滤渣3”的主要成分是________。 解析：(1)硫化锰矿及二氧化锰粉末中加入硫酸后，发生氧化还原反应：MnO2＋MnS＋2H2SO4===2MnSO4＋S＋2H2O，故滤渣1的主要成分为S和SiO2(不溶性硅酸盐)。 (2)Fe2＋沉淀完全时，Mn2＋已经开始沉淀，故加入MnO2是为了将溶液中的Fe2＋氧化为Fe3＋，便于除去。 (3)除去Fe3＋及Al3＋，应使二者沉淀完全，故pH应大于4.7。 (4)锌和镍的硫化物都难溶于水，故“滤渣3”的主要成分为ZnS、NiS。 答案：(1)SiO2(不溶性硅酸盐)　MnO2＋MnS＋2H2SO4===2MnSO4＋S＋2H2O　(2)将Fe2＋氧化为Fe3＋　(3)4.7　(4)NiS和ZnS 2．(2019·广西名校联考)碳酸锰(MnCO3)是制造电信器材的软磁铁氧体，也用作脱硫的催化剂，瓷釉、涂料和清漆的颜料。工业上利用软锰矿(主要成分是MnO2，还含有Fe2O3、CaCO3、CuO等杂质)制取碳酸锰的流程如下图所示： 已知：还原焙烧的主反应为2MnO2＋Ceq \o(=====,\s\up8(焙烧))2MnO＋CO2↑。 可能用到的数据如下： 氢氧化物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Cu(OH)2 Mn(OH)2 开始沉淀pH 1.5 6.5 4.2 8.3 沉淀完全pH 3.7 9.7 7.4 9.8 根据要求回答下列问题： (1)在实验室进行步骤A操作时，需要用到的主要仪器名称为________。 (2)步骤C中得到的滤渣主要成分是CaSO4和________，步骤D中还原剂与氧化剂的物质的量之比为________。 (3)步骤E中调节pH的范围为________，其目的是_____________________ _____________________________________________________。 (4)步骤G发生的离子方程式为____________________________， 若Mn2＋沉淀完全时测得溶液中COeq \o\al(2－,3)的浓度为2.2×10－6 mol·L－1，则Ksp(MnCO3)＝________。 (5)实验室可以用Na2S2O8溶液来检验Mn2＋是否完全发生反应，原理为Mn2＋＋S2Oeq \o\al(2－,8)＋H2O―→H＋＋SOeq \o\al(2－,4)＋MnOeq \o\al(－,4)，确认Mn2＋已经完全反应的现象是______________________________________________________ _____________________________________________________。 [解析]　(2)步骤C中得到的滤渣是不溶于水的Cu和微溶的CaSO4，步骤D中加入MnO2氧化溶液中的Fe2＋，其中Mn从＋4价降为＋2价，Fe从＋2价升高为＋3价，Fe2＋是还原剂，根据电子守恒，还原剂与氧化剂的物质的量之比为2∶1。 (3)由图表可知为了使Fe3＋转化为Fe(OH)3而除去，而不影响Mn2＋，步骤E中调节pH的范围为大于Fe(OH)3的沉淀的pH而小于Mn2＋形成沉淀需要的pH，即选择条件为3.7≤pH8.3(或3.7pH8.3)。 (4)在含有Mn2＋的溶液中加入NH4HCO3生成Mn