MnO2是重要的化工原料,山软锰矿制备MnO2的一种工艺流程如图:资料:①软锰矿的主要成分为MnO2,主要杂质...
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MnO2是重要的化工原料,山软锰矿制备MnO2的一种工艺流程如图:
资料:①软锰矿的主要成分为MnO2,主要杂质有Al2O3和SiO2
②全属离于沉淀的pH
Fe3+ | Al3+ | Mn2+ | Fe2+ | |
开始沉淀时 | 1.5 | 3.4 | 5.8 | 6.3 |
完全沉淀时 | 2.8 | 4.7 | 7.8 | 8.3 |
③该工艺条件下,MnO2与H2SO4反应。
(1)溶出
①溶出前,软锰矿需研磨。目的是____。
②溶出时,Fe的氧化过程及得到Mn2+的主要途径如图所示:
i.步骤II是从软锰矿中溶出Mn2+的主要反应,反应的离子方程式是____。
ii.若Fe2+全部来自于反应Fe+2H+=Fe2++H2↑,完全溶出Mn2+所需Fe与MnO2的物质的量比值为2。而实际比值(0.9)小于2,原因是____。
(2)纯化。已知:MnO2的氧化*与溶液pH有关。纯化时先加入MnO2,后加入NH3·H2O,调溶液pH≈5,说明试剂加入顺序及调节pH的原因:____。
(3)电解。Mn2+纯化液经电解得MnO2。生成MnO2的电极反应式是____。
(4)产品纯度测定。向a*品中依次加入足量bgNa2C2O4和足量稀H2SO4,加热至充分反应。再用cmol·L-1KMnO4溶液滴定剩余Na2C2O4至终点,消耗KMnO4溶液的体积为dL(已知:MnO2及MnO均被还原为Mn2+。相对分子质量:MnO2-86.94;Na2C2O4-134.0)
产品纯度为____(用质量分数表示)。
【回答】
增大反应速率,提高浸出率 MnO2+4H++2Fe2+Mn2++2Fe3++2H2O 二氧化锰能够氧化单质铁为Fe2+ MnO2的氧化*随**的减弱逐渐减弱 Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+
【解析】
软锰矿首先进行研磨,可增大固体与硫*的接触面积,增大反应速率,提高浸出率;加入浓硫*及过量的铁屑,铁屑与硫*反应生成硫*亚铁,亚铁离子与二氧化锰反应生成二价锰离子和铁离子;再电解锰离子的纯化液制取二氧化锰。
【详解】
(1)①研磨软锰矿可增大固体与浓硫*接触面积,增大反应速率,提高浸出率;
②i.根据反应途径可知,二氧化锰与亚铁离子反应生成二价锰离子和铁离子,则反应的离子方程式为MnO2+4H++2Fe2+Mn2++2Fe3++2H2O;
ii.根据方程式可知,Fe与MnO2的物质的量比值为2,实际反应时,二氧化锰能够氧化单质铁为Fe2+,导致需要的减少Fe2+,故实际比值(0.9)小于2。
(2)MnO2的氧化*与溶液pH有关,且随**的减弱,氧化*逐渐减弱,溶液显**时,二氧化锰的氧化*较强,故纯化时先加入MnO2,后加入NH3·H2O,调溶液pH≈5,除去溶液中的Al3+、Fe3+;
(3)电解时,溶液呈**,Mn2+失电子,与水反应生成二氧化锰和*离子,则电极反应式为Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+;
(4)根据题意可知,部分草**与二氧化锰发生氧化还原发,剩余部分再与高锰*钾反应(5H2C2O4+2KMnO4+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O),则与二氧化锰反应的草**为-;MnO2+Na2C2O4+2H2SO4=Na2SO4+MnSO4+2CO2↑+2H2O,则n(MnO2)=n(Na2C2O4)=-,产品纯度=×100%=。
知识点:化学反应原理综合考查
题型:综合题
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