精练03 化学工艺流程常考元素：锰 -备战2025年高考【化学工艺流程】考点剖析+对点精练（全国通用）

精练03 化学工艺流程常考元素：钒 1．（24-25高三上·黑龙江·模拟预测）以软锰矿(主要成分为，还有少量、等)为原料制备硫酸锰，进而制备某种锰氧化物催化剂的工艺流程如下。下列说法正确的是 已知：中氧元素化合价均为-2价，锰元素的化合价有+3价、+4价两种。 A．“酸洗”步骤可以选择稀硫酸来处理软锰矿 B．“还原”步骤反应的离子方程式为 C．中含有过氧根离子，在反应中作氧化剂 D．中Mn(Ⅲ)、Mn(Ⅳ)物质的量之比为1:5 【答案】C 【详解】软锰矿[主要成分为MnO2，还含有少量CaCO3、MgCO3等]先用硝酸进行酸洗，可以使CaCO3、MgCO3变为可溶性的Ca(NO3)2、Mg(NO3)2而除去CaCO3、MgCO3，MnO2不溶，仍以固体形式存在，过滤后向所得固体中加入水进行制浆，再向其中通入SO2气体，在溶液中发生氧化还原反应：MnO2+SO2=MnSO4，经蒸发浓缩、当出现大量晶体时，趁热过滤可获得MnSO4·H2O晶体，加入KMnO4、H2SO4、K2S2O8发生反应产生Mn12O19固体，过滤后滤液中含有可溶性K2SO4、H2SO4等物质，过滤分离得到Mn12O19。 A． 软锰矿中含有，若用稀硫酸清洗，产生微溶于水的，进入后续步骤，影响最终纯度，A错误； B． “还原”步骤反应的离子方程式为，B错误； C． 中S原子为+6价，8个O原子中有6个为-2价，2个为-1价，即含有1个过氧根离子，具有强氧化性，反应中作氧化剂，C正确； D． 设一个中Mn(Ⅲ)，Mn(Ⅳ)的个数分别为a，b，则①，②，得出，，故，D错误； 故本题选C。 2．（23-24高三上·江西赣州·期末）碳酸锰是生产电讯器材软件磁铁氧化体的原料。工业上以软锰矿(MnO2、Al2O3、SiO2)为原料制备碳酸锰的流程如下图所示。下列说法中错误的是 A．“滤液”主要含有Na2SiO3和NaAl(OH)4 B．“还原”步骤中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1：1 C．“沉锰”步骤发生反应为 D．“一系列操作”包括过滤、洗涤、干燥等 【答案】C 【详解】向软锰矿(MnO2、Al2O3、SiO2)中加入足量的NaOH溶液，Al2O3转化为NaAl(OH)4，SiO2转化为Na2SiO3，过滤得到滤液主要成分是Na2SiO3和NaAl(OH)4，滤渣主要为MnO2，向滤渣中加入稀硫酸并通入SO2进行还原，即MnO2+SO2=MnSO4，待固体完全溶解后加入足量的NH4HCO3溶液进行沉锰，反应原理为：Mn2++2=MnCO3↓+H2O+CO2↑，过滤洗涤干燥等一系列操作后得到纯净的MnCO3，据此分析解题。 A．由分析可知，“滤液”主要含有Na2SiO3和NaAl(OH)4，A正确； B．由分析可知，“还原”步骤中的反应原理为：MnO2+SO2=MnSO4，反应中氧化剂为MnO2与还原剂即SO2的物质的量之比为1：1，B正确； C．由分析可知，“沉锰”步骤发生反应为Mn2++2=MnCO3↓+H2O+CO2↑，C错误； D．由分析可知，“一系列操作”包括过滤、洗涤、干燥等，D正确； 故答案为：C。 3．（2024·河北·模拟预测）高锰酸钾生产过程中产生的废锰渣(主要成分为、、和)可用于制备晶体，工艺流程如图所示。 该工艺条件下金属离子开始沉淀和沉淀完全的PH如下表所示。 金属离子 开始沉淀pH 2.10 7.45 9.27 9.60 完全沉淀pH 3.20 8.95 10.87 11.13 下列说法错误的是 A．“反应I”中的各反应均为非氧化还原反应 B．滤渣Y和滤渣Z的主要成分不同 C．“反应III”加入，的目的是将溶液中的氧化为 D．“调pH”时，应控制溶液的pH为8.95～9.27 【答案】D 【详解】在废锰渣中加入硫酸，其中MnO2不反应，过滤后滤渣X 的主要成分为MnO2，反应Ⅱ为 MnO2与硫铁矿在酸性条件下发生氧化还原反应，将硫铁矿中的硫氧化，过滤得滤渣Y为S，滤液为含硫酸铁、硫酸锰等的溶液；反应Ⅲ中加 MnO2是为了将溶液中的彻底氧化为，加 CaCO3使得水解平衡正向移动，而除去，滤渣Z主要是氢氧化铁沉淀，最后溶液经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥即可得到硫酸锰产品。 A．反应Ⅰ中硫酸与金属氧化物的反应以及酸碱中和反应均不是氧化还原反应；故A正确； B．由分析可知滤渣Y和滤渣Z主要成分不同。故B正确； C．由分析可知反应Ⅲ加 MnO2是为了将溶液中的氧化为，故C正确； D．由表中数据可知，完全沉淀的pH为3.20，Mn2+开始沉淀的pH为9.27，要使完全被除去而不影响Mn2+ ，pH 应不低于3.20，但不高于9.27，故D错误； 故选D。 4．（2024·江西南昌·模拟预测）由软锰矿(主要成分，及少量CaO、MgO)制备的工艺流程如下： 已知：“沉锰”所得在空气中“焙烧”时转化为、、MnO的混合物，酸性条件下易发生歧化反应。下列说法正确的是 A．“浸取”时利用了的还原性，反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为1∶1 B．“除杂”后的溶液中主要存在的阳离子有、、、、 C．“沉锰”时反应的离子方程式为 D．“酸浸”时每反应1mol 转移电子数为2 【答案】A 【详解】软锰矿(主要成分MnO2，及少量CaO、MgO)制备MnO2流程：MnO2具有氧化性，Na2SO3具有还原性，软锰矿中加入Na2SO3、H2SO4发生氧化还原反应生成MnSO4，反应为MnO2+Na2SO3+H2SO4=MnSO4+Na2SO4+H2O，CaO、MgO都和硫酸反应生成CaSO4、MgSO4，加入NaF除去Ca2+、Mg2+，反应的离子方程式为Ca2++2F-=CaF2↓、Mg2++2F-=MgF2↓，过滤除去不溶物，得到含MnSO4、Na2SO4的滤液，向滤液中加入NH4HCO3沉锰得到MnCO3沉淀，离子方程式为Mn2++2=MnCO3↓+CO2↑+H2O，在空气中焙烧MnCO3得到MnO2、Mn2O3、MnO的混合物，再加入硫酸酸浸得到MnO2、Mn2+溶液，发生的反应为Mn2O3+H2SO4=MnSO4+MnO2+H2O，过滤得到MnSO4溶液和MnO2，据此分析作答。 A． Na2SO3具有还原性，软锰矿中加入Na2SO3、H2SO4发生氧化还原反应生成MnSO4，反应为MnO2+Na2SO3+H2SO4=MnSO4+Na2SO4+H2O，MnO2是氧化剂，Na2SO3是还原剂，氧化剂与还原剂物质的量之比为，故A正确； B．加入NaF的目的是除去Mg2+、Ca2+，所以第一次“除杂”后的溶液中主要存在的阳离子有Na+、H+、Mn2+，故B错误； C．加入NH4HCO3沉锰得到MnCO3沉淀，离子方程式为Mn2++2=MnCO3↓+CO2↑+H2O，故C错误； D．“酸浸”时反应为Mn2O3+H2SO4=MnSO4+MnO2+H2O，1molMn2O3反应转移1mole-，故D错误； 故选A。 5．（23-24高三上·广西玉林·模拟预测）某小组回收锌锰电池废料(主要含、等)制备高锰酸钾，简易流程如图所示。 下列说法错误的是 A．“浸出”过程使用过滤操作，用到的玻璃仪器有：玻璃棒、烧杯、漏斗 B．“系列操作”中，进行高温干燥 C．“氧化”操作利用氧化制备，可推知在碱性条件下氧化性大于 D．“碱熔”的产物是氧化产物 【答案】B 【详解】锌锰电池废料主要含MnO2、MnOOH等，因二氧化硅与碱高温下反应，可选铁坩埚碱熔，Mn元素的化合价升高，氯酸钾中Cl元素的化合价降低，生成K2MnO4溶液，碱熔时氯酸钾可能分解生成氧气，氧化时氯气可氧化生成KMnO4，加热结晶分离出固体KMnO4。 A．“浸出”过程使用过滤操作，用到的玻璃仪器有：玻璃棒、烧杯、漏斗，A正确； B．高温干燥会受热分解，B错误； C．“氧化”中氯气是氧化剂，高锰酸钾是氧化产物，氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性，C正确； D．“碱熔”的产物是氧化产物，D正确； 故选B。 6．（2024·北京门头沟·一模）一种高硫锰矿的主要成分，含有等杂质，其中含量较大。以该高硫锰矿为原料制备硫酸锰，流程示意图如图所示。 已知：①金属硫化物的溶度积常数如下表。 金属硫化物 ②金属离子的与溶液的关系如图所示。 (1)在预处理阶段，将高硫锰矿粉碎的目的是 。 (2)若未经脱硫直接酸浸，会产生的污染物是 。 (3)酸浸时主要含锰组分发生反应的离子方程式为 ；加入的作用是 (用离子方程式表示)。 (4)调溶液到5左右，滤渣2的主要成分是 。 (5)由图像可知，从“操作”所得溶液中得到晶体需进行的操作是 、洗涤、干燥。 (6)锰含量测定： ⅰ．称取晶体，加水溶解，将滤液定容于容量瓶中。 ⅱ．取溶液于锥形瓶中，加少量催化剂和过量溶液，加热、充分反应，产生和，煮沸溶液使过量的分解。 ⅲ．加入指示剂，用溶液滴定。滴定至终点时消耗溶液的体积为重新变成。废渣中锰元素的质量分数为 。 【答案】 (1)增大反应物之间的接触面积，提高反应速率，使反应更加充分 (2)H2S (3) (4)Fe（OH）3 (5)蒸发结晶，保存温度在40℃以上趁热过滤 (6) 【详解】高硫锰矿的主要成分，含有等杂质，其中含量较大，碱性溶液中，在催化剂存在下通空气氧化脱硫，硫化物中的硫元素被氧化为单质，二氧化硅与氢氧化钠反应生成硅酸钠，硫化亚铁被氧气氧化生成硫单质和氢氧化铁，过滤得到的脱硫矿粉中含S、Fe（OH）3、碳酸盐和金属氧化物，加入硫酸酸浸，并加入MnO2氧化Fe2+，生成的滤液中含Fe3+、Mn2+、Cu2+、Ni2+，单质S以滤渣1的形式除去，加入一水合氨调pH，进而除去铁元素，过滤得到的滤液中含Mn2+、Cu2+、Ni2+，再加入硫化钠可除去铜元素与镍元素，最后过滤得到的MnSO4溶液经蒸发结晶，保存温度在40℃以上趁热过滤、洗涤、干燥后得到。 （1）在预处理阶段，将高硫锰矿粉碎的目的是：增大反应物之间的接触面积，提高反应速率，使反应更加充分； （2）未经脱硫直接酸浸，金属硫化物会与酸发生反应产生有毒的硫化氢； （3）酸浸时含硫矿粉中的碳酸锰会与硫酸发生反应生成MnSO4、水和二氧化碳，反应的离子方程式为：；加入MnO2目的是为了氧化亚铁离子，生成便于除去的铁离子，涉及的离子方程式为：； （4）根据金属离子的与溶液的关系图可知，调节pH为5左右，目的是为了除去铁元素，所以过滤得到的滤渣2主要成分是Fe（OH）3； （5）由图像可知，温度在40℃以下，溶液析出的晶体为，因此从“操作”所得溶液中得到晶体需进行的操作是：蒸发结晶，保存温度在40℃以上趁热过滤、洗涤、干燥； （6）过程中存在反应：、，存在关系式，，质量为2bc×10-4mol×55g/mol=0.011bcg，质量分数为：。 7．（2024·内蒙古锡林郭勒盟·三模）以废旧电池[主要含MnO2、MnOOH、Zn、Zn(OH)2、Fe、KOH、、石墨棒]为原料，制备锰锌铁氧体[]的流程如下： 已知：在煮沸时易分解。 (1)将电池“粉碎”前应先放电，其目的是 。 (2)“酸浸”过程中含锰物质被溶液中的，还原为，其中参与反应的离子方程式为 。 (3)“氧化”时加入将氧化，取氧化后的溶液加入，调节溶液为1~2，可制得黄钾铁矾[]沉淀。 ①复杂的含氧酸盐可以表示为氧化物的形式，如可表示为，则以氧化物的形式可表示为 。 ②写出加入Na2CO3生成黄钾铁矾反应的离子方程式： 。 ③检验“氧化”后的溶液中是否还存在Fe2+，可使用的试剂是 (填化学式)。 (4)“共沉淀”前，需测定溶液中锰元素含量。操作步骤： a．准确量取1.00mL“氧化”后的溶液于锥形瓶中，加入少量硫酸、磷酸和硝酸银溶液，振荡； b．将溶液加热至，加入充分反应(被氧化为)后，再将溶液煮沸； c．冷却后，用的标准溶液滴定至终点，平行滴定3次，平均消耗溶液。 ①步骤b中，煮沸的目的是 。 ②“氧化”后的溶液中的物质的量浓度为 。 【答案】 (1)释放残余的能量，避免造成安全隐患 (2)MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O (3)K2O·3Fe2O3·4SO3·6H2O 2K++6Fe3++4+6+6H2O=K2Fe6(SO4)4(OH)12↓+6CO2↑ K3[Fe(CN)6] (4)将过量的(NH4)2S2O8加热分解掉，防止其氧化后续滴定过程中的Fe2+，以免引起实验误差 0.464 【详解】废干电池主要含MnO2、MnOOH、Zn、Zn(OH)2、Fe、KOH，加入稀H2SO4到粉碎废电池增加酸浸速率，MnO2、MnOOH、Zn、Zn(OH)2、Fe、KOH溶于酸，MnO2、MnOOH在酸性条件下被Fe2+还原生成Mn2+，加入(NH4)2CO3共沉淀最终制取锰锌铁氧体，据此分析结合各小题具体解题。 （1）电池是将化学能转化为电能的装置，将电池粉碎前应先放电，放电的目的是释放残余的能量，避免造成安全隐患，故答案为：释放残余的能量，避免造成安全隐患； （2）MnO2被溶液中的FeSO4还原为Mn2+，亚铁离子被氧化为铁离子，离子方程式为：MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O，故答案为：MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O； （3）①根据题干示例可知，复杂的含氧酸盐可以表示为氧化物的形式，则以氧化物的形式可表示为K2O·3Fe2O3·4SO3·6H2O，故答案为：K2O·3Fe2O3·4SO3·6H2O； ①加入Na2CO3调节溶液pH为1～2，生成黄钾铁矾[K2Fe6(SO4)4(OH)12]的离子方程式为2K++6Fe3++4+6+6H2O=K2Fe6(SO4)4(OH)12↓+6CO2↑，故答案为：2K++6Fe3++4+6+6H2O=K2Fe6(SO4)4(OH)12↓+6CO2↑； ③Fe2+与K3[Fe(CN)6](名称为铁氰化钾)反应产生蓝色沉淀，则检验Fe2+离子可以用K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液，故答案为：K3[Fe(CN)6]； （4）①步骤b中，煮沸的目的是将过量的(NH4)2S2O8加热分解掉，防止其氧化后续滴定过程中的Fe2+，以免引起实验误差，故答案为：将过量的(NH4)2S2O8加热分解掉，防止其氧化后续滴定过程中的Fe2+，以免引起实验误差； ②该滴定过程先后发生两个氧化还原反应：2Mn2++5+8H2O=2+10+16H+，+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O，滴定过程中消耗的n(Fe2+)=0.1000mol/L×23.20mL×10-3L/mL=2.320×10-3mol，根据反应原理得关系式：Mn2+～～5Fe2+，则n(Mn2+)=mol=4.64×10-4mol，则c(Mn2+)=mol/L=0.464mol/L，故答案为：0.464mol/L。 8．（2022·湖北襄阳·模拟预测）锰酸锂是锂电池的正极材料。以软锰矿粉(主要成分是，含少量等)为原料制备锰酸锂的流程如下： 常温下，几种难溶物质的溶度积数据如下表： 物质 请回答下列问题： (1)“酸浸”时，常在高压下充入，其目的是 。 (2)“滤渣1”的主要成分是 (填化学式，下同)，“酸浸”时，被氧化的物质是 。 (3)“氧化”时发生反应的离子方程式为 。 (4)“调”时发生反应：，该反应的平衡常数 。(已知：常温下，的电离常数) (5)测得“沉镁”后溶液中，则残留的 。“沉锰”后的滤液与碱加热处理后可返回 (填步骤名称)步骤循环利用。 (6)“沉锰”生成碱式碳酸锰的同时放出，该反应的离子方程式为 。 【答案】 (1)增大压强，提高的溶解度，从而提高酸浸速率 (2) (3) (4) (5) 调 (6) 【详解】以软锰矿粉(主要成分是MnO2，含少量Fe2O3、Al2O3、SiO2、MgO等)为原料，加入硫酸并通入二氧化硫进行酸浸，反应后除去滤渣1为SiO2，得到滤液主要含有硫酸锰、硫酸铝、硫酸亚铁、硫酸镁等，再加入二氧化锰，将亚铁离子氧化成铁离子，再通入氨气调节pH，将Al3+、Fe3+转化为氢氧化铝、氢氧化铁沉淀为滤渣2，再加入氟化锰沉镁，将镁离子转化为氟化镁形成滤渣3，所得滤液再加入碳酸氢铵沉锰，得到碱式碳酸锰[2MnCO3⋅3Mn(OH)2⋅H2O]的同时放出CO2，再加入碳酸锂，在空气中加热至900-1000℃，反应得到锰酸锂(LiMnO2)。 （1）“酸浸”时，常在高压下充入，其目的是增大压强，提高的溶解度，从而提高酸浸速率。 （2）“滤渣1”的主要成分是SiO2(不溶于H2SO4)，“酸浸”时，二氧化锰、Fe3+能将SO2氧化，故被氧化的物质是SO2。 （3）“氧化”时MnO2将Fe2+氧化成Fe3+，同时自身被还原为锰离子，发生反应的离子方程式为。 （4）“调pH”时发生反应：，该反应的平衡常数。 （5）测得“沉镁”后溶液中c(Mn2+)=0.8mol⋅L−1，Ksp(MnF2)=c(Mn2+)∙c2(F-)=0.8mol/L×c2(F-)=5.6×10−3，则c2(F-)=7.0×10−3，则残留的；“沉锰”后的滤液与碱加热处理后会产生氨气，可返回调pH步骤循环利用。 （6）“沉锰”生成碱式碳酸锰[2MnCO3⋅3Mn(OH)2⋅H2O]的同时放出CO2，根据电荷守恒、元素守恒配平该反应的离子方程式为。 9．（2023·广西柳州·模拟预测）高纯氯化锰(MnCl2)在电子技术和精细化工领域有重要应用。一种由粗锰粉(含磷酸盐、硅酸盐、铁、铅等)制备高纯氯化锰的工艺流程如图所示(部分操作和条件略)。 已知：生成氢氧化物沉淀的pH： Fe(OH)2 Fe(OH)3 Mn(OH)2 Pb(OH)2 开始沉淀时 6.3 1.5 8.1 6.5 完全沉淀时 8.3 2.8 10.1 8.5 注：金属离子的起始浓度为0.1mol•L﹣1；当离子的浓度小于等于10﹣5mol•L﹣1时沉淀完全。 回答下列问题： (1)将粗锰粉磨碎的目的是 。 (2)步骤1和步骤2除去了磷酸盐和硅酸盐。非金属性P Si(填写“大于”“小于”)，从原子结构角度解释非金属性不同的原因是 。 (3)所得滤液甲中的金属离子主要含有Mn2+、Fe2+和Pb2+等，且Pb2+不被H2O2氧化。加入H2O2目的是 。(用离子方程式表示)。步骤4加入MnCO3得到沉淀的主要成分是 。 (4)已知PbS的Ksp=8×10﹣28，MnS的Ksp=2×10﹣10.步骤5的目的是除去Pb2+，反应的离子方程式是 ，为了保证Pb2+除尽，控制溶液中S2﹣浓度范围是 。(假设溶液中Mn2+、Pb2+的浓度是0.1mol•L﹣1) (5)已知；氯化锰的溶解度随温度的变化如图。步骤6的操作是 、 、过滤、洗涤、烘干。 【答案】 (1)增大接触面积，加快反应速率 (2)大于 P元素原子半径较小，得电子能力强，非金属性强 (3)2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O Fe(OH)3 (4)Pb2++H2S=PbS↓+2H+ 8×10﹣23mol/L<c(S2﹣)<2×10﹣9mol/L (5)加热至80℃使氯化锰溶液接近饱和 冷却至0℃左右 【详解】粗锰粉磨碎，将粗锰粉加入盐酸中充分反应，可与铁反应生成亚铁离子，再加入NaOH溶液调节pH=6，过滤，可除去磷酸盐、硅酸盐，向所得滤液中加入H2O2酸性溶液，可氧化亚铁离子生成铁离子，充分反应后加入MnCO3调节pH=3，过滤，可除去铁离子，生成了氢氧化铁沉淀，向所得滤液中通入H2S气体，待充分反应后加热一段时间，可生成硫化铅和硫化锌沉淀，冷却后过滤，滤液含有氯化锰，浓缩、结晶、分离、干燥，得到产品氯化锰固体，据此分析回答问题。 （1）将粗锰粉磨碎的目的是：增大接触面积，加快反应速率， 故答案为：增大接触面积，加快反应速率； （2）P元素原子半径较小，得电子能力强，非金属性强，对应的最高价氧化物的水化物的酸性越强H3PO4>H2SiO3，则得非金属性：P>Si， 故答案为：大于；P元素原子半径较小，得电子能力强，非金属性强； （3）通过分析可知，过氧化氢的作用是将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+，便于调节pH将其转化为Fe(OH)3沉淀除去，反应的离子方程式为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，通过分析可知加入MnCO3相关反应的离子方程式为：MnCO3+2H+=Mn2++H2O+CO2↑，Fe3++3H2O⇌ Fe(OH)3+3H+，作用为调节溶液的pH以便于Fe3+沉淀； 故答案为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；Fe(OH)3； （4）已知PbS的Ksp=3×10﹣28，MnS的Ksp=2×10﹣10，步骤5的目的是除去Pb2+，反应的离子方程式为：Pb2++H2S═PbS↓+2H+，为了保证Pb2+除尽，Ksp=c(Pb2+)×c(S2﹣)=8×10﹣28，c(S2﹣)=mol/L=8×10﹣23mol/L，Ksp=c(Mn2+)×c(S2﹣)=2×10﹣10，c(S2﹣)= mol/L=2×10﹣9mol/L，控制溶液中S2﹣浓度范围是：8×10﹣23mol/L<c(S2﹣)<2×10﹣9mol/L， 故答案为：Pb2++H2S=PbS↓+2H+；8×10﹣23mol/L<c(S2﹣)<2×10﹣9mol/L； （5）分离氯化锰，可将溶液蒸发至饱和，应加热至80℃使氯化锰溶液接近饱和，冷却至0℃左右，过滤、烘干可得到晶体， 故答案为：加热至80℃使氯化锰溶液接近饱和，冷却至0℃左右。 10．（2023·山西太原·二模）MnCO3可用作电器元件材料，也可作为瓷釉、颜料的制作原料。工业上用酸性含锰废水(主要含Mn2+、Cl-、H+、Fe2+、Cu2+)制备MnCO3： 已知：几种金属离子沉淀的pH如表。 金属离子 Fe2+ Fe3+ Cu2+ Mn2+ 开始沉淀的pH 7.5 3.2 5.2 8.8 完全沉淀的pH 9.7 3.7 6.4 10.4 回答下列问题： (1)①中加入过量MnO2的作用是 。 (2)过程③中调pH的目的是 。 (3)过程④中有CO2生成，则生成MnCO3的离子方程是 。 (4)过程④中得到的副产品的化学式是 。 (5)MnCO3在空气中加热易转化为不同价态的锰的氧化物，其固体残留率随温度的变化如图所示。则300℃时，剩余固体中n(Mn)：n(O)为 ；图中点D对应固体的成分为 (填化学式)。 (6)NF3与NH3的立体构型相同，两者中心原子的轨道杂化类型均为 ，但NF3不易与Cu2+形成配离子，其原因 。 (7)一种Hg－Ba－Cu－O高温超导材料的晶胞(长方体)如图所示。 已知该晶胞中两个Ba2+的间距为cpm，则距离Ba2+最近的Hg+数目为 个，二者的最短距离为 pm。(列出计算式即可)。 【答案】 (1)将Fe2+全部氧化为Fe3+ (2)使Cu2+转化为Cu(OH)2除去 (3)Mn2++2HCO=MnCO3↓+CO2↑+H2O (4)NH4Cl (5)1：2 Mn3O4和MnO (6)sp3 F的电负性比N大，N－F成键电子对向F偏移，导致NF3中N原子核对其孤对电子的吸引能力增强，难以形成配位键，故NF3不易与Cu2+形成配离子 (7)4 【详解】根据流程：酸性含锰废水(主要含Mn2+、Cl-、H+、Fe2+、Cu2+)加过量MnO2，将Fe2+氧化为Fe3+，加氨水调节pH=3.7，Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀，过滤，滤渣为Fe(OH)3和过量的MnO2，滤液A含有Mn2+、Cl-、H+、Cu2+，加氨水调节pH=6.4，则Cu2+转化为Cu(OH)2沉淀，过滤，滤渣Q为Cu(OH)2沉淀，滤液B含有Mn2+、Cl-，加碳酸氢铵反应：Mn2++2=MnCO3↓+CO2↑+H2O，据此分析作答。 （1）MnO2在酸性条件下可将Fe2+氧化为Fe3+，反应的离子方程式为：MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O； （2）调pH=6.4，除去溶液中的铜离子，使Cu2+ 完全沉淀为Cu(OH)2； （3）过程④中，反应会有CO2生成，故反应为Mn2++2=MnCO3↓+CO2↑+H2O； （4）过程④中得到纯净MnCO3的操作方法是过滤、洗涤、干燥。根据元素守恒，流程中，氯离子未除去，加入铵根离子，则副产品为NH4Cl； （5）MnCO3的物质的量为1 mol即质量为115 g，A点剩余固体质量为115 g×75.65%=87 g，减少的质量为115 g-87 g=28 g，可知MnCO3失去的组成为CO，故剩余固体的成分为MnO2，n(Mn)：n(O)为1：2；C点剩余固体质量为115 g×61.74%=71 g，据锰元素守恒知m(Mn)=55 g,则m(O )1=71 g-55 g=16 g，则n(Mn)：n(O)==1：1，故剩余固体的成分为MnO，同理，B点剩余固体质量为115 g×66.38%=76.337 g，因m(Mn)=55 g,则m(O )2=76.337 g-55 g=21.337 g，则n(Mn)：n(O)==3：4，故剩余固体的成分为Mn3O4，因D点介于B、C之间，故D点对应固体的成分为Mn3O4与MnO的混合物；故答案为：1：2；Mn3O4和MnO； （6）NF3与NH3的空间构型相同，这两种分子中中心原子价层电子对个数都是4，根据价层电子对互斥理论判断中心原子的轨道杂化类型为sp3；F 的电负性比N大，N-F 成键电子对向F偏移，导致NF3中N 原子核对其孤对电子的吸引能力增强，难以形成配位键，故NF3不易与Cu2+形成配离子； （7）该晶胞中两个Ba2+的间距为cpm，下边Ba原子距离底面中心的距离=pm，距离Ba2+最近的Hg+数目为4个，二者的最短距离为。 11．（2024·湖北·模拟预测）锰是生产各种合金的重要元素。工业上以含锰矿石(主要成分为，还含有铁、钴、镍、铜等的碳酸盐杂质)为原料生产金属锰的工艺流程如下： 25℃时，部分物质的溶度积常数如下表一所示，几种金属离子沉淀的pH如下表二所示。 表一 物质 Co(OH)2 Ni(OH)2 MnS CoS NiS Ksp 表二 金属离子 Fe2+ Fe3+ Cu2+ Mn2+ 开始沉淀的pH 7.5 3.2 5.2 8.8 完全沉淀的pH 9.7 3.7 6.4 10.4 回答下列问题： (1)用硫酸浸取含锰矿石时，提高浸取速率的方法有 (写两种)。 (2)“氧化”步骤发生反应的离子方程式为 。 (3)滤渣1的主要成分是 ，实验室中为了加快固液混合物的分离，常采用的操作是 。 (4)有同学提出，加入(NH4)2S除钴、除镍的步骤可以放在“除杂1”之前，你是否赞同？请说明理由： 。 (5)由晶体制备CuCl2的方法是 。 (6)25℃时，分离出滤渣3所得的滤液中= ，欲使沉钴后的溶液中，需要控制溶液的pH至少为 。(已知 (7)电解废液中还含有少量Mn2+，向其中加入饱和N溶液，有沉淀和气体生成，该反应的离子方程式为 。 【答案】 (1)将含锰矿石粉碎、适当增大硫酸浓度 (2) (3)Fe(OH)3和MnO2 抽滤 (4)不赞同，因为“除杂1”之前的溶液中H+浓度较大，S2-会与H+反应生成HS-、H2S，不利于除钴、除镍；同时，S2-具有还原性，能将Fe3+还原为Fe2+，不利于除铁 (5)在HCl气氛中加热CuCl₂·2H2O晶体，使其失去结晶水 (6)5.0 8.74 (7) 【详解】向含锰矿石(主要成分为，还含有铁、钴、镍、铜等的碳酸盐杂质)中加入足量的硫酸酸浸，金属碳酸盐反应生成对应的硫酸盐，再向其中加入过量的氧化剂二氧化锰，将亚铁离子氧化为铁离子，用氨水调pH为3.7，使铁离子以氢氧化铁的形式完全沉淀下来，过滤，向滤液中加氨水调pH=6.4，所得到的滤渣经过一系列处理得CuCl2‧2H2O晶体，滤液中加硫化铵将镍离子、钴离子以硫化物的形式沉淀下来，得到的溶液主要含有锰离子，电解后经一系列处理得金属锰。 （1）搅拌固体和液体的混合物、升高温度、增大浓度、粉碎矿石增大固体表面积均可加快化学反应速率，所以用硫酸浸取含锰矿石时，提高浸取速率的方法有：将含锰矿石粉碎、适当增大硫酸浓度、适当的升温、搅拌等； （2）“氧化”步骤为加过量的二氧化锰氧化亚铁离子生成铁离子，其发生反应的离子方程式为； （3）加过量的二氧化锰氧化亚铁离子生成铁离子后，加氨水调pH=3.7，表格数据显示此时铁离子以氢氧化铁的形式完全沉淀下来，由于所加二氧化锰过量，所以滤渣1中的主要成分是Fe(OH)3和MnO2；实验室中为了加快固液混合物的分离，常采用的操作是抽滤； （4）不赞同把加入(NH4)2S除钴、除镍的步骤放在“除杂1”之前，因为“除杂1”之前的溶液中H+浓度较大，S2-会与H+反应生成HS-、H2S，不利于除钴、除镍，同时S2-具有还原性，能将Fe3+还原为Fe2+，不利于除铁； （5）CuCl2为强酸弱碱盐，能水解，且盐酸为挥发性酸，若直接加热晶体，不能得到CuCl2，为抑制氯化铜的水解，由晶体制备CuCl2的方法是在HCl气氛中加热晶体，使其失去结晶水； （6）25℃时，分离出滤渣3所得的滤液中；，c(H+)==，pH=-lgc(H+)=8.5+×lg3=8.74，所以需要控制溶液的pH至少为8.74； （7）电解废液中还含有少量Mn2+，向其中加入饱和溶液，有沉淀和气体生成，该反应的离子方程式为。 12．（2024·山东日照·二模）用软锰矿(，含、杂质)和方铅矿(PbS含少量FeS)为原料制备电极材料的工艺流程如下： 已知：，， 有关离子沉淀时的pH： 开始沉淀时 8.3 7.6 2.7 3.0 沉淀完全时 9.8 9.6 3.7 4.7 回答下列问题： (1)“滤渣1”除了S、外，还有 (填化学式)。 (2)“试剂a”可以选用 (填标号)，“除杂”应调pH范围是 。 A．NaClO                B．                C．                D．NaOH (3)“沉锰”时发生反应的离子方程式为 。 (4)“沉锰”后上层清液中 。 (5)“焙烧”时发生反应的化学方程式为 。 (6)碳酸锰在空气中加热，固体残留率随温度变化如图。碳酸锰在300℃时已完全脱碳，则B点对应的物质的化学式为 。 【答案】 (1) (2)AC 4.7≤pH<8.3 (3) (4)2.5 (5) (6) 【详解】浸取时生成硫酸锰、硫酸铝、硫酸铅、硫酸亚铁、硫、硫酸锂等，则滤渣1为硫酸铅、S、；加入适量铁，消耗一部分硫酸，加入氧化剂a,将硫酸亚铁氧化，并且调pH，得到氢氧化铁和氢氧化铝沉淀，向滤液中加入氨水与碳酸氢钠沉锰得到碳酸锰，加入碳酸锂和氧气焙烧，得到。 （1）根据分析知，“滤渣1”除了S、外，还有； （2）“试剂a”作用是氧化亚铁离子，并且调pH得到氢氧化铁和氢氧化铝沉淀，因此可以选用NaClO和，“除杂”调pH范围是4.7≤pH<8.3； （3）根据电荷、原子守恒，“沉锰”时发生反应的离子方程式为； （4）； （5）根据得失电子守恒以及原子守恒，“焙烧”时发生反应的化学方程式为； （6）设MnCO3物质的量为1mol，m（MnCO3）=1mol115g/mol=115g，其中n（Mn）=1mol，m（Mn）=55 g，800℃，剩余固体的质量为115g68.7%=79g，其中m（O）=79g-55g=24g，n（O）=24g16g/mol=1.5mol，n（Mn）∶n（O）=2∶3，则B点对应的物质的化学式为。 13．（2022·山西太原·二模）碱式碳酸锰［Mn2(OH)2CO3］是一种不溶于水的固体，是制造其他含锰化合物的原料。工业上以方锰矿(主要成分为 MnO，还含有少量的 Fe3O4、Al2O3、CaO、SiO2)为原料制备碱式碳酸锰。 25℃时，相关物质的 Ksp如下表： 物质 Mn(OH)2 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Al(OH)3 Ca(OH)2 Ksp 2×10-13 5×10-17 3×10-39 1×10-32 6×10-6 回答下列问题： (1)“酸浸”时，滤渣I的成分是 (填化学式)。 (2)“氧化”时，该反应的离子方程式为 。 (3)“除杂”时，使用氨水的目的是将 Fe3+和Al3+转化为沉淀而除去，则应调节溶液的pH≥ ；若 A13+沉淀完全时，则溶液中 Fe3+的物质的量浓度为 mol·L-1(通常认为溶液中的离子浓度≤1×10-5mol·L-1沉淀完全) (4)“离子交换”和“洗脱”时，发生反应：Mn2+ +2HR MnR2 +2H+(HR 是氢型交换树脂)。洗脱为了提高“洗脱”效率，淋洗液应为 (填“硫酸”、“氢氧化钠溶液”或“蒸馏水”)。 (5)“沉锰”时，反应的离子方程式为 ，过滤、洗涤、干燥，得到Mn2(OH)2CO3，检验沉淀是否洗涤干净的操作是 。 (6)为测定产品中锰的含量，取 a g 样品于烧杯中，加水溶解，加入足量的稀硫酸溶解，滴加过量的 0.1000 mol·L-1(NH4)2S2O8溶液将锰元素转化为 MnO，充分反应后加热一段时间，冷却将烧杯中的溶液全部转移至 250mL 容量瓶中。取 25.00mL 于锥形瓶中，用0.1000mol·L-1FeSO4标准溶液滴定，达滴定终点时，消耗 FeSO4溶液的体积为 V mL。 ①滴定终点的现象是 。 ②该产品中锰的质量分数为 。(用含 a、V 的式子表示)。 【答案】 (1)CaSO4、SiO2 (2)2Fe2++MnO2＋4H＋= Mn2+＋2Fe3+＋2H2O (3)5 3×10－12 (4)硫酸 (5) 取少量最后一次洗涤液于洁净的试管中，加入足量稀盐酸酸化，再加入BaCl2溶液，无白色沉淀产生 (6)当滴入最后半滴FeSO4溶液后，溶液褪色并且半分钟内不变浅紫红色 【详解】由题给流程可知，方锰矿(主要成分为MnO，还含有少量的Fe3O4、Al2O3、CaO、SiO2)加稀硫酸酸浸，得CaSO4、SiO2沉淀，过滤，得到含有Mn2+、、Fe2+、Fe3+和少量Ca2+等的滤液，在滤液中先加入MnO2，将Fe2+氧化为Fe3+，再加入氨水调节适宜的pH，将和转化为氢氧化物沉淀过滤除去，滤液经离子交换并洗脱，得到Mn2+，加入(NH4)2CO3溶液沉锰，将溶液中的转化为Mn2(OH)2CO3沉淀，经过滤、洗涤、干燥得到Mn2(OH)2CO3，据此分析解答。 （1）CaO与硫酸反应生成的CaSO4是微溶物、SiO2不溶于硫酸， 则“酸浸”时，滤渣I的成分是CaSO4、SiO2； （2）“氧化”时， MnO2将Fe2+氧化为Fe3+，该反应的离子方程式为2Fe2++MnO2＋4H＋= Mn2+＋2Fe3+＋2H2O； （3）室温下，Ksp[Fe(OH)3]= 3×10-39，Ksp[Al(OH)3]= 1×10-32，则Fe(OH)3的溶解度比Al(OH)3小、 “除杂”时Fe(OH)3优先沉淀，Al(OH)3沉淀完全时Fe(OH)3早已沉淀完全，通常认为溶液中的离子浓度≤1×10-5mol·L-1沉淀完全，则、，调节溶液的pH≥5：若Al3＋沉淀完全时，、Fe3+都处于沉淀溶解平衡，所以溶液中，则溶液中Fe3＋的物质的量浓度为3.0×10－7×1×10－5mol/L=3×10－12mol/L； （4）“离子交换”和“洗脱”时，发生反应：(HR是氢型交换树脂)。洗脱时为了提高“洗脱”效率，应使上述平衡左移，按平衡移动原理，增大氢离子浓度可以满足，则淋洗液应呈酸性，故选硫酸； （5）“沉锰”时，(NH4)2CO3溶液将转化为Mn2(OH)2CO3沉淀，按电荷守恒、元素质量守恒得反应的离子方程式为：，过滤、洗涤、干燥，得到Mn2(OH)2CO3，沉淀表面主要杂质为硫酸盐等，因此确保沉淀洗涤干净、即最后的洗涤液中没有硫酸根离子即可，故操作为：取少量最后一次洗涤液于洁净的试管中，加入足量稀盐酸酸化，再加入BaCl2溶液，无白色沉淀产生； （6）产品加入足量的稀硫酸溶解得到MnSO4，滴加过量的0.1000 mol·L-1(NH4)2S2O8溶液，将锰元素转化为，将Mn2+氧化为，被还原为，根据得失电子守恒、电荷守恒、元素守恒配平反应的离子方程式为：2Mn2+ + 5+ 8H2O = 2+ 10，充分反应后加热使过量的(NH4)2S2O8分解。溶液配成250mL后取25.00mL用0.1000mol·L-1FeSO4标准溶液滴定，达滴定终点时，消耗FeSO4溶液的体积为VmL； ①滴定时发生，滴定终点的现象是：当滴入最后1滴FeSO4溶液后，溶液褪色并且半分钟内不变浅紫红色。 ②根据以上反应过程可得关系式：Mn2+~~5Fe2+，则该产品中锰元素的质量分数为。 14．（2022·四川泸州·三模）硫酸锰铵[(NH4)2Mn(SO4)2]可用于木材防火涂料，易溶于水。用软锰矿(主要含MnO2，还含有Fe、Cu、Mg、 Si 元素的氧化物或盐)制备硫酸锰铵的工艺流程如下： 已知：①MgSO4和MnSO4的溶解度表如下： 温度/°C 0 10 20 30 40 60 80 90 100 溶解度/g MgSO4 22 28.2 33.7 38.9 44.5 54.6 55.8 52.9 50.4 MnSO4 52.9 59.7 62.9 62.9 60 53.6 45.6 40.9 35.3 ②常温下，0.1mol/L 金属离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下： 金属离子 Mn2+ Fe2+ Fe3+ Mg2+ 开始沉淀pH 8.0 6.3 1.5 8.1 沉淀完全pH 10.0 8.3 2.8 9.4 回答下列问题： (1)分离出滤渣x、y主要目的是除掉软锰矿中的 元素 ；常温下Ksp[Mn(OH)2]= 。 (2)“还原酸浸”主要反应的离子方程式为 。 (3)“除铜”反应的离子方程式为 。 (4)“系列操作”包括：蒸发结晶、 、洗涤； 反应后“冰水浴”的目的是 。 (5)通过实验测定产品硫酸锰铵中锰元素的含量：准确称取所得产品w g溶于水配成溶液，滴加氨水调pH至7~8，加入过量的c1 mol/L KMnO4溶液V1 mL充分反应，过滤掉MnO2，将滤液与洗涤液合并配制成100mL溶液，取20 mL用c2 molLFeSO4酸性标准液滴定，重复实验3次，平均消耗标准液V2 mL。滴定终点的判断依据是 ，产品硫酸锰铵中锰元素的质量分数为 (用相应字母表示)。 【答案】 (1)硅和铁 (2)MnO2+H2C2O4+2H+=Mn2++2CO2↑+2H2O (3)S2-+Cu2+=CuS (4)趁热过滤 增大硫酸锰的溶解度 (5)溶液由紫色变为黄色，半分钟不退去 【详解】软锰矿(主要含MnO2，还含有Fe、Cu、Mg、 Si 元素的氧化物或盐)，加入稀硫酸和草酸进行还原酸浸，其中形成含有二价铁离子，三价铁离子，铜离子、镁离子溶液，二氧化硅不与稀硫酸、草酸反应，硅酸盐与酸反应形成硅酸沉淀，因此滤渣x为二氧化硅、硅酸，此步骤除掉硅元素。其次加入硫化锰的目的是除去铜离子，以硫化铜的形式除掉。加入二氧化锰的目的是将亚铁离子氧化为三价铁离子，然后加入碳酸锰调节PH，将三价铁离子以氢氧化铁的形式沉淀除掉。而碳酸根离子以二氧化碳的形式除掉。之后进行蒸发结晶、过滤、洗涤得到硫酸镁溶液，随后硫酸锰加水溶解，加入硫酸铵反应，在冰水浴的条件下，目的是增大硫酸锰的溶解度，最后得到目标产物硫酸锰铵。 （1）因为二氧化硅不与稀硫酸、草酸反应，硅酸盐与酸反应形成硅酸沉淀，因此滤渣x为二氧化硅、硅酸，此步骤除掉硅元素。加入二氧化锰的目的是将亚铁离子氧化为三价铁离子，然后加入碳酸锰调节pH，将三价铁离子以氢氧化铁的形式沉淀除掉。此步骤除掉铁元素。故答案为硅元素和铁元素；开始沉淀时存在平衡：， =10-13； （2）还原酸浸时，是加入的H2C2O4在酸性条件下将MnO2还原为Mn2+，所以离子方程式为MnO2+H2C2O4+2H+=Mn2++2CO2↑+2H2O。 （3）硫化锰溶于酸，硫离子与铜离子反应生成极难溶于水的硫化铜沉淀：S2-+Cu2+=CuS； （4）进行蒸发结晶、趁热过滤、以及洗涤操作得到硫酸镁溶液，硫酸锰晶体。硫酸锰加水溶解，加入硫酸铵反应，根据所给表格（温度对溶解度的影响），硫酸锰在低温溶解度更高，故在冰水浴的条件下，目的是增大硫酸锰的溶解度，提高产率，最后得到目标产物硫酸锰铵，故答案为：趁热过滤；增加硫酸锰的溶解度； （5）过量高锰酸钾与硫酸锰铵反应生成二氧化锰，过滤掉二氧化锰后溶液为紫色，反应剩余的高锰酸钾用硫酸亚铁滴定，生成三价铁离子（黄色），故滴定终点现象为溶液由紫色变为黄色，半分钟不退去；由题意加入的高锰酸钾物质的量为n1=；用硫酸亚铁滴定高锰酸钾其物质的量之比为，滴定20ml高锰酸钾溶液消耗硫酸亚铁的物质的量为：n2=，则剩余的高锰酸钾的物质的量为 ，与硫酸锰铵反应完的高锰酸钾的物质的量为：，高锰酸钾和硫酸锰铵反应的物质的量之比为故w g硫酸锰铵的物质的量（即锰元素的物质的量）为： ，故硫酸锰铵中锰元素的质量分数为 。 15．（2023·四川成都·一模）以软锰矿(主要成分为，含少量等的氧化物)为原料，某研究所设计由软锰矿制备的生产流程如下： 已知：固体和溶液的颜色均为墨绿色。 回答下列问题： (1)“熔融、煅烧”时，参与反应的化学方程式为 。 (2)向“浸取”液中通入调节其，经“过滤”得滤渣Ⅰ，滤渣Ⅰ的成分为 (填化学式)。 (3)锰元素的氧化态-吉布斯自由能图如图所示，该图具有多方面的应用。 ①可判断不同氧化态的锰元素在水溶液中的相对稳定性。由图可知，在酸性溶液中是锰的最稳定态，则在碱性溶液中 (填化学式)是锰的最稳定态。 ②可预测歧化反应发生的可能性。若某氧化态位于它相邻两氧化态连线的上方，则该氧化态不稳定，能发生歧化反应，生成其相邻两氧化态。反之，若某氧化态位于它相邻两氧化态连线的下方，则该氧化态是相对稳定的。由图可知，在 (填“酸性”或“碱性”)环境中更易发生歧化反应，由此可知，“歧化”时加入冰醋酸的目的是 (结合化学平衡移动原理解释)。“歧化”时，下列酸可以用来代替冰醋酸的是 (填字母)。 a．稀硫酸            b．亚硫酸            c．氢溴酸           d．乙二酸 (4)“结晶”时，当 (填现象)时，停止加热，待自然冷却后，过滤即可获得紫黑色晶体。 (5)实验室用草酸标准溶液测定产品中高锰酸钾的纯度(已知：杂质不参与反应)，进行了如下操作： 步骤ⅰ．配制的标准氢氧化钠溶液； 步骤ⅱ．取草酸溶液，加入几滴酚酞溶液，用的标准氢氧化钠溶液标定，消耗氢氧化钠溶液； 步骤ⅲ．取样品溶于水，滴入几滴稀硫酸酸化，用已标定的草酸溶液进行滴定，达到滴定终点消耗草酸溶液。 ①样品中高锰酸钾的纯度为 。 ②高锰酸钾和草酸反应接近滴定终点时速率较慢，需用水浴加热。若不加热，测定出的高锰酸钾的纯度会偏 (填“大”或“小”)。 【答案】 (1)2MnO2+4KOH+O2 2K2MnO4+2H2O (2)Al(OH)3和H2SiO3 (3)MnO2 酸性 溶液中存在平衡3+2H2O 2+MnO2+4OH－，加入冰醋酸，可中和OH－，降低c(OH－)，促进平衡正向移动，促进KMnO4生成，提高KMnO4产率 a (4)溶液表面出现晶膜 (5)63.2% 偏大 【详解】软锰矿，其主要成分为MnO2，含少量等的氧化物等杂质，与KOH在空气中熔融煅烧，主要的反应为：2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O，Al2O3、SiO2得到KAlO2和K2SiO3，冷却浸取，向浸取液中通入CO2调节其pH，KAlO2和K2SiO3转化为Al(OH)3和H2SiO3，过滤，滤渣I主要为Al(OH)3和H2SiO3，墨绿色溶液主要含有K2MnO4，加入冰醋酸歧化，促进平衡3+2H2O2+MnO2+4OH-右移，过滤，滤渣II为MnO2，滤液为高锰酸钾溶液，结晶得到产品，据此分析。 （1）由分析可知，“熔融煅烧”时，MnO2参与反应的化学方程式为2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O； （2）根据分析，浸取液中含有KAlO2和K2SiO3，通入CO2调节其pH，KAlO2和K2SiO3转化为Al(OH)3和H2SiO3，过滤，滤渣I主要为Al(OH)3和H2SiO3； （3）①在酸性溶液中Mn2+是锰的最稳定态，可知吉布斯自由能越小越稳定，则在碱性溶液中MnO2是锰的最稳定态，答案为：MnO2； ②由图可知，在酸性环境中明显位于它相邻两氧化态连线的上方，更易发生歧化反应，故答案为酸性；溶液中存在平衡3+2H2O2+MnO2+4OH-，加入冰醋酸，可中和OH-，降低c(OH-)，促进平衡正向移动，促进KMnO4生成，提高KMnO4产率；加入冰醋酸的目的是调节溶液pH，KMnO4具有强氧化性，所以不能用还原性酸，乙二酸、亚硫酸、氢溴酸均具有还原性，可以用稀硫酸替代醋酸，故答案选a； （4）此操作为降温结晶，故当表面出现晶膜时，就应停止加热； （5）①用酚酞做指示剂，草酸与NaOH发生反应： 结合题中数据得草酸溶液浓度=； 草酸与高锰酸钾发生反应：；样品中高锰酸钾的纯度为 ②若不用水浴加热，反应太慢会使溶液颜色变化滞后，草酸溶液加入过多，体积偏大，则测得高锰酸钾物质的量偏大，故纯度偏大。 ( 8 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 精练03 化学工艺流程常考元素：钒 1．（24-25高三上·黑龙江·模拟预测）以软锰矿(主要成分为，还有少量、等)为原料制备硫酸锰，进而制备某种锰氧化物催化剂的工艺流程如下。下列说法正确的是 已知：中氧元素化合价均为-2价，锰元素的化合价有+3价、+4价两种。 A．“酸洗”步骤可以选择稀硫酸来处理软锰矿 B．“还原”步骤反应的离子方程式为 C．中含有过氧根离子，在反应中作氧化剂 D．中Mn(Ⅲ)、Mn(Ⅳ)物质的量之比为1:5 2．（23-24高三上·江西赣州·期末）碳酸锰是生产电讯器材软件磁铁氧化体的原料。工业上以软锰矿(MnO2、Al2O3、SiO2)为原料制备碳酸锰的流程如下图所示。下列说法中错误的是 A．“滤液”主要含有Na2SiO3和NaAl(OH)4 B．“还原”步骤中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1：1 C．“沉锰”步骤发生反应为 D．“一系列操作”包括过滤、洗涤、干燥等 3．（2024·河北·模拟预测）高锰酸钾生产过程中产生的废锰渣(主要成分为、、和)可用于制备晶体，工艺流程如图所示。 该工艺条件下金属离子开始沉淀和沉淀完全的PH如下表所示。 金属离子 开始沉淀pH 2.10 7.45 9.27 9.60 完全沉淀pH 3.20 8.95 10.87 11.13 下列说法错误的是 A．“反应I”中的各反应均为非氧化还原反应 B．滤渣Y和滤渣Z的主要成分不同 C．“反应III”加入，的目的是将溶液中的氧化为 D．“调pH”时，应控制溶液的pH为8.95～9.27 4．（2024·江西南昌·模拟预测）由软锰矿(主要成分，及少量CaO、MgO)制备的工艺流程如下： 已知：“沉锰”所得在空气中“焙烧”时转化为、、MnO的混合物，酸性条件下易发生歧化反应。下列说法正确的是 A．“浸取”时利用了的还原性，反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为1∶1 B．“除杂”后的溶液中主要存在的阳离子有、、、、 C．“沉锰”时反应的离子方程式为 D．“酸浸”时每反应1mol 转移电子数为2 5．（23-24高三上·广西玉林·模拟预测）某小组回收锌锰电池废料(主要含、等)制备高锰酸钾，简易流程如图所示。 下列说法错误的是 A．“浸出”过程使用过滤操作，用到的玻璃仪器有：玻璃棒、烧杯、漏斗 B．“系列操作”中，进行高温干燥 C．“氧化”操作利用氧化制备，可推知在碱性条件下氧化性大于 D．“碱熔”的产物是氧化产物 6．（2024·北京门头沟·一模）一种高硫锰矿的主要成分，含有等杂质，其中含量较大。以该高硫锰矿为原料制备硫酸锰，流程示意图如图所示。 已知：①金属硫化物的溶度积常数如下表。 金属硫化物 ②金属离子的与溶液的关系如图所示。 (1)在预处理阶段，将高硫锰矿粉碎的目的是 。 (2)若未经脱硫直接酸浸，会产生的污染物是 。 (3)酸浸时主要含锰组分发生反应的离子方程式为 ；加入的作用是 (用离子方程式表示)。 (4)调溶液到5左右，滤渣2的主要成分是 。 (5)由图像可知，从“操作”所得溶液中得到晶体需进行的操作是 、洗涤、干燥。 (6)锰含量测定： ⅰ．称取晶体，加水溶解，将滤液定容于容量瓶中。 ⅱ．取溶液于锥形瓶中，加少量催化剂和过量溶液，加热、充分反应，产生和，煮沸溶液使过量的分解。 ⅲ．加入指示剂，用溶液滴定。滴定至终点时消耗溶液的体积为重新变成。废渣中锰元素的质量分数为 。 7．（2024·内蒙古锡林郭勒盟·三模）以废旧电池[主要含MnO2、MnOOH、Zn、Zn(OH)2、Fe、KOH、、石墨棒]为原料，制备锰锌铁氧体[]的流程如下： 已知：在煮沸时易分解。 (1)将电池“粉碎”前应先放电，其目的是 。 (2)“酸浸”过程中含锰物质被溶液中的，还原为，其中参与反应的离子方程式为 。 (3)“氧化”时加入将氧化，取氧化后的溶液加入，调节溶液为1~2，可制得黄钾铁矾[]沉淀。 ①复杂的含氧酸盐可以表示为氧化物的形式，如可表示为，则以氧化物的形式可表示为 。 ②写出加入Na2CO3生成黄钾铁矾反应的离子方程式： 。 ③检验“氧化”后的溶液中是否还存在Fe2+，可使用的试剂是 (填化学式)。 (4)“共沉淀”前，需测定溶液中锰元素含量。操作步骤： a．准确量取1.00mL“氧化”后的溶液于锥形瓶中，加入少量硫酸、磷酸和硝酸银溶液，振荡； b．将溶液加热至，加入充分反应(被氧化为)后，再将溶液煮沸； c．冷却后，用的标准溶液滴定至终点，平行滴定3次，平均消耗溶液。 ①步骤b中，煮沸的目的是 。 ②“氧化”后的溶液中的物质的量浓度为 。 8．（2022·湖北襄阳·模拟预测）锰酸锂是锂电池的正极材料。以软锰矿粉(主要成分是，含少量等)为原料制备锰酸锂的流程如下： 常温下，几种难溶物质的溶度积数据如下表： 物质 请回答下列问题： (1)“酸浸”时，常在高压下充入，其目的是 。 (2)“滤渣1”的主要成分是 (填化学式，下同)，“酸浸”时，被氧化的物质是 。 (3)“氧化”时发生反应的离子方程式为 。 (4)“调”时发生反应：，该反应的平衡常数 。(已知：常温下，的电离常数) (5)测得“沉镁”后溶液中，则残留的 。“沉锰”后的滤液与碱加热处理后可返回 (填步骤名称)步骤循环利用。 (6)“沉锰”生成碱式碳酸锰的同时放出，该反应的离子方程式为 。 9．（2023·广西柳州·模拟预测）高纯氯化锰(MnCl2)在电子技术和精细化工领域有重要应用。一种由粗锰粉(含磷酸盐、硅酸盐、铁、铅等)制备高纯氯化锰的工艺流程如图所示(部分操作和条件略)。 已知：生成氢氧化物沉淀的pH： Fe(OH)2 Fe(OH)3 Mn(OH)2 Pb(OH)2 开始沉淀时 6.3 1.5 8.1 6.5 完全沉淀时 8.3 2.8 10.1 8.5 注：金属离子的起始浓度为0.1mol•L﹣1；当离子的浓度小于等于10﹣5mol•L﹣1时沉淀完全。 回答下列问题： (1)将粗锰粉磨碎的目的是 。 (2)步骤1和步骤2除去了磷酸盐和硅酸盐。非金属性P Si(填写“大于”“小于”)，从原子结构角度解释非金属性不同的原因是 。 (3)所得滤液甲中的金属离子主要含有Mn2+、Fe2+和Pb2+等，且Pb2+不被H2O2氧化。加入H2O2目的是 。(用离子方程式表示)。步骤4加入MnCO3得到沉淀的主要成分是 。 (4)已知PbS的Ksp=8×10﹣28，MnS的Ksp=2×10﹣10.步骤5的目的是除去Pb2+，反应的离子方程式是 ，为了保证Pb2+除尽，控制溶液中S2﹣浓度范围是 。(假设溶液中Mn2+、Pb2+的浓度是0.1mol•L﹣1) (5)已知；氯化锰的溶解度随温度的变化如图。步骤6的操作是 、 、过滤、洗涤、烘干。 10．（2023·山西太原·二模）MnCO3可用作电器元件材料，也可作为瓷釉、颜料的制作原料。工业上用酸性含锰废水(主要含Mn2+、Cl-、H+、Fe2+、Cu2+)制备MnCO3： 已知：几种金属离子沉淀的pH如表。 金属离子 Fe2+ Fe3+ Cu2+ Mn2+ 开始沉淀的pH 7.5 3.2 5.2 8.8 完全沉淀的pH 9.7 3.7 6.4 10.4 回答下列问题： (1)①中加入过量MnO2的作用是 。 (2)过程③中调pH的目的是 。 (3)过程④中有CO2生成，则生成MnCO3的离子方程是 。 (4)过程④中得到的副产品的化学式是 。 (5)MnCO3在空气中加热易转化为不同价态的锰的氧化物，其固体残留率随温度的变化如图所示。则300℃时，剩余固体中n(Mn)：n(O)为 ；图中点D对应固体的成分为 (填化学式)。 (6)NF3与NH3的立体构型相同，两者中心原子的轨道杂化类型均为 ，但NF3不易与Cu2+形成配离子，其原因 。 (7)一种Hg－Ba－Cu－O高温超导材料的晶胞(长方体)如图所示。 已知该晶胞中两个Ba2+的间距为cpm，则距离Ba2+最近的Hg+数目为 个，二者的最短距离为 pm。(列出计算式即可)。 11．（2024·湖北·模拟预测）锰是生产各种合金的重要元素。工业上以含锰矿石(主要成分为，还含有铁、钴、镍、铜等的碳酸盐杂质)为原料生产金属锰的工艺流程如下： 25℃时，部分物质的溶度积常数如下表一所示，几种金属离子沉淀的pH如下表二所示。 表一 物质 Co(OH)2 Ni(OH)2 MnS CoS NiS Ksp 表二 金属离子 Fe2+ Fe3+ Cu2+ Mn2+ 开始沉淀的pH 7.5 3.2 5.2 8.8 完全沉淀的pH 9.7 3.7 6.4 10.4 回答下列问题： (1)用硫酸浸取含锰矿石时，提高浸取速率的方法有 (写两种)。 (2)“氧化”步骤发生反应的离子方程式为 。 (3)滤渣1的主要成分是 ，实验室中为了加快固液混合物的分离，常采用的操作是 。 (4)有同学提出，加入(NH4)2S除钴、除镍的步骤可以放在“除杂1”之前，你是否赞同？请说明理由： 。 (5)由晶体制备CuCl2的方法是 。 (6)25℃时，分离出滤渣3所得的滤液中= ，欲使沉钴后的溶液中，需要控制溶液的pH至少为 。(已知 (7)电解废液中还含有少量Mn2+，向其中加入饱和N溶液，有沉淀和气体生成，该反应的离子方程式为 。 12．（2024·山东日照·二模）用软锰矿(，含、杂质)和方铅矿(PbS含少量FeS)为原料制备电极材料的工艺流程如下： 已知：，， 有关离子沉淀时的pH： 开始沉淀时 8.3 7.6 2.7 3.0 沉淀完全时 9.8 9.6 3.7 4.7 回答下列问题： (1)“滤渣1”除了S、外，还有 (填化学式)。 (2)“试剂a”可以选用 (填标号)，“除杂”应调pH范围是 。 A．NaClO                B．                C．                D．NaOH (3)“沉锰”时发生反应的离子方程式为 。 (4)“沉锰”后上层清液中 。 (5)“焙烧”时发生反应的化学方程式为 。 (6)碳酸锰在空气中加热，固体残留率随温度变化如图。碳酸锰在300℃时已完全脱碳，则B点对应的物质的化学式为 。 13．（2022·山西太原·二模）碱式碳酸锰［Mn2(OH)2CO3］是一种不溶于水的固体，是制造其他含锰化合物的原料。工业上以方锰矿(主要成分为 MnO，还含有少量的 Fe3O4、Al2O3、CaO、SiO2)为原料制备碱式碳酸锰。 25℃时，相关物质的 Ksp如下表： 物质 Mn(OH)2 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Al(OH)3 Ca(OH)2 Ksp 2×10-13 5×10-17 3×10-39 1×10-32 6×10-6 回答下列问题： (1)“酸浸”时，滤渣I的成分是 (填化学式)。 (2)“氧化”时，该反应的离子方程式为 。 (3)“除杂”时，使用氨水的目的是将 Fe3+和Al3+转化为沉淀而除去，则应调节溶液的pH≥ ；若 A13+沉淀完全时，则溶液中 Fe3+的物质的量浓度为 mol·L-1(通常认为溶液中的离子浓度≤1×10-5mol·L-1沉淀完全) (4)“离子交换”和“洗脱”时，发生反应：Mn2+ +2HR MnR2 +2H+(HR 是氢型交换树脂)。洗脱为了提高“洗脱”效率，淋洗液应为 (填“硫酸”、“氢氧化钠溶液”或“蒸馏水”)。 (5)“沉锰”时，反应的离子方程式为 ，过滤、洗涤、干燥，得到Mn2(OH)2CO3，检验沉淀是否洗涤干净的操作是 。 (6)为测定产品中锰的含量，取 a g 样品于烧杯中，加水溶解，加入足量的稀硫酸溶解，滴加过量的 0.1000 mol·L-1(NH4)2S2O8溶液将锰元素转化为 MnO，充分反应后加热一段时间，冷却将烧杯中的溶液全部转移至 250mL 容量瓶中。取 25.00mL 于锥形瓶中，用0.1000mol·L-1FeSO4标准溶液滴定，达滴定终点时，消耗 FeSO4溶液的体积为 V mL。 ①滴定终点的现象是 。 ②该产品中锰的质量分数为 。(用含 a、V 的式子表示)。 14．（2022·四川泸州·三模）硫酸锰铵[(NH4)2Mn(SO4)2]可用于木材防火涂料，易溶于水。用软锰矿(主要含MnO2，还含有Fe、Cu、Mg、 Si 元素的氧化物或盐)制备硫酸锰铵的工艺流程如下： 已知：①MgSO4和MnSO4的溶解度表如下： 温度/°C 0 10 20 30 40 60 80 90 100 溶解度/g MgSO4 22 28.2 33.7 38.9 44.5 54.6 55.8 52.9 50.4 MnSO4 52.9 59.7 62.9 62.9 60 53.6 45.6 40.9 35.3 ②常温下，0.1mol/L 金属离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下： 金属离子 Mn2+ Fe2+ Fe3+ Mg2+ 开始沉淀pH 8.0 6.3 1.5 8.1 沉淀完全pH 10.0 8.3 2.8 9.4 回答下列问题： (1)分离出滤渣x、y主要目的是除掉软锰矿中的 元素 ；常温下Ksp[Mn(OH)2]= 。 (2)“还原酸浸”主要反应的离子方程式为 。 (3)“除铜”反应的离子方程式为 。 (4)“系列操作”包括：蒸发结晶、 、洗涤； 反应后“冰水浴”的目的是 。 (5)通过实验测定产品硫酸锰铵中锰元素的含量：准确称取所得产品w g溶于水配成溶液，滴加氨水调pH至7~8，加入过量的c1 mol/L KMnO4溶液V1 mL充分反应，过滤掉MnO2，将滤液与洗涤液合并配制成100mL溶液，取20 mL用c2 molLFeSO4酸性标准液滴定，重复实验3次，平均消耗标准液V2 mL。滴定终点的判断依据是 ，产品硫酸锰铵中锰元素的质量分数为 (用相应字母表示)。 15．（2023·四川成都·一模）以软锰矿(主要成分为，含少量等的氧化物)为原料，某研究所设计由软锰矿制备的生产流程如下： 已知：固体和溶液的颜色均为墨绿色。 回答下列问题： (1)“熔融、煅烧”时，参与反应的化学方程式为 。 (2)向“浸取”液中通入调节其，经“过滤”得滤渣Ⅰ，滤渣Ⅰ的成分为 (填化学式)。 (3)锰元素的氧化态-吉布斯自由能图如图所示，该图具有多方面的应用。 ①可判断不同氧化态的锰元素在水溶液中的相对稳定性。由图可知，在酸性溶液中是锰的最稳定态，则在碱性溶液中 (填化学式)是锰的最稳定态。 ②可预测歧化反应发生的可能性。若某氧化态位于它相邻两氧化态连线的上方，则该氧化态不稳定，能发生歧化反应，生成其相邻两氧化态。反之，若某氧化态位于它相邻两氧化态连线的下方，则该氧化态是相对稳定的。由图可知，在 (填“酸性”或“碱性”)环境中更易发生歧化反应，由此可知，“歧化”时加入冰醋酸的目的是 (结合化学平衡移动原理解释)。“歧化”时，下列酸可以用来代替冰醋酸的是 (填字母)。 a．稀硫酸            b．亚硫酸            c．氢溴酸           d．乙二酸 (4)“结晶”时，当 (填现象)时，停止加热，待自然冷却后，过滤即可获得紫黑色晶体。 (5)实验室用草酸标准溶液测定产品中高锰酸钾的纯度(已知：杂质不参与反应)，进行了如下操作： 步骤ⅰ．配制的标准氢氧化钠溶液； 步骤ⅱ．取草酸溶液，加入几滴酚酞溶液，用的标准氢氧化钠溶液标定，消耗氢氧化钠溶液； 步骤ⅲ．取样品溶于水，滴入几滴稀硫酸酸化，用已标定的草酸溶液进行滴定，达到滴定终点消耗草酸溶液。 ①样品中高锰酸钾的纯度为 。 ②高锰酸钾和草酸反应接近滴定终点时速率较慢，需用水浴加热。若不加热，测定出的高锰酸钾的纯度会偏 (填“大”或“小”)。 ( 8 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$