金属及其化合物的制备大题专题训练
1．铬是一种具有战略意义的金属，它具有多种价态，单质铬熔点为℃。
(1)工业上以铬铁矿[主要成分是Fe(CrO2)2]为原料冶炼铬的流程如图所示：
①Fe(CrO2)2中各元素化合价均为整数，则铬为________价。
②高温氧化时反应的化学方程式为____________________________________________。
③操作a由两种均发生了化学反应的过程构成，其内容分别是________、铝热反应。
(2)Cr(OH)3是两性氢氧化物，请写出其分别与NaOH、稀硫酸反应时生成的两种盐的化学式：______________、______________。
(3)水中的铬元素对水质及环境均有严重的损害作用，必须进行无害化处理。转化为重要产品磁性铁铬氧体(CrxFeyOz)：先向含CrO的污水中加入适量的硫酸及硫酸亚铁，待充分反应后再通入适量空气(氧化部分Fe2＋)并加入NaOH，就可以使铬、铁元素全部转化为磁性铁铬氧体。
①写出CrO在酸性条件下被Fe2＋还原为Cr3＋的离子方程式：________________________。
②若处理含1molCrO(不考虑其他含铬微粒)的污水时恰好消耗10molFeSO4，则当铁铬氧体中n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝3∶2时，铁铬氧体的化学式为____________________________。
2．一种用软锰矿(主要成分MnO2)和*铁矿(主要成分FeS2)制取MnSO4·H2O并回收单质硫的工艺流程如下：
已知：本实验条件下，高锰酸钾溶液与硫酸锰溶液混合产生二氧化锰。
回答下列问题：
(1)步骤①混合研磨成细粉的主要目的是________________________；步骤②浸取时若生成S、MnSO4及Fe2(SO4)3，则其反应的化学方程式为______________________________________。
(2)步骤③所得酸性滤液可能含有Fe2＋，为了除去Fe2＋可先加入________________________；步骤④需将溶液加热至沸，然后在不断搅拌下加入碱调节pH为4～5，再继续煮沸一段时间，“继续煮沸”的目的是________________________________________。步骤⑤所得滤渣为________________________(填化学式)。
(3)步骤⑦需在90～℃下进行，该反应的化学方程式为___________________________。
(4)测定产品MnSO4·H2O的方法之一是：准确称取ag产品于锥形瓶中，加入适量ZnO及H2O煮沸，然后用cmol·L－1KMnO4标准溶液滴定至浅红色且半分钟不褪色，消耗标准溶液VmL，产品中Mn2＋的质量分数为w(Mn2＋)＝________________________________。
3．(·日照模拟)铋(83号元素)主要用于制造合金，铋合金具有凝固时不收缩的特性，用于铸造印刷铅字和高精度铸型。湿法提铋新工艺以氧化铋渣(主要成分为Bi2O3，含有PbO、Ag2O、CuO杂质)为原料提Bi的工艺流程如下：
已知：Ⅰ.BiOCl不溶于水，加热至℃就分解生成BiCl3，BiCl3的沸点为℃；
Ⅱ.25℃时，Ksp[Cu(OH)2]＝1.2×10－20；Ksp(PbCl2)＝1.17×10－5。
回答下列问题：
(1)“滤渣Ⅰ”的成分为_____________________________________________(填化学式)。
(2)“脱氯”的化学方程式为___________________________________________。
(3)“沉铜”时，向“滤液Ⅱ”中加入NaOH溶液调节pH，促进Cu2＋水解生成Cu3(OCl)2，则此过程中Cu2＋水解的离子方程式为________________________。若“滤液Ⅱ”中c(Cu2＋)为0.01mol·L－1，当加入等体积的NaOH溶液时，pH恰好为6，出现沉淀Cu(OH)2，此时Cu2＋的去除率为________(忽略溶液体积变化)。
(4)“滤液Ⅲ”经加热浓缩后可返回________________工序循环使用。
4．(·山东新高考5月模拟)利用钒钛磁铁矿冶炼后产生的钒渣(主要含FeO·V2O3、Al2O3、SiO2及少量可溶性磷酸盐)生产V2O5的工艺流程如下，回答下列问题：
已知：①V2O5、Al2O3、SiO2可与Na2CO3、NaCl组成的混合钠盐在高温下反应，并转化为NaVO3、NaAlO2、Na2SiO3等可溶性钠盐。
②AlO＋4H＋===Al3＋＋2H2O。
(1)焙烧Ⅰ包括氧化和钠化成盐两个过程，氧化的目的是获得V2O5，写出氧化过程中FeO·V2O3发生反应的化学方程式：________________________________________________________；
废渣Ⅰ的主要成分是____________________________________________________________；
精制Ⅰ中加盐酸调pH的主要作用是________________________________，加入NH3·H2O后发生反应的离子方程式为________________________________________________________。
(2)精制Ⅱ中加入CaCl2溶液除去磷酸盐，pH过小时影响除磷效果的原因是_______________________________________________________________________________；
pH过大时，沉淀量增大的原因是________________________________。
(3)沉钒所得NH4VO3沉淀需进行洗涤，洗涤时除去的阴离子主要是____________。NH4VO3在℃时焙烧脱氨制得产品V2O5，反应的化学方程式为2NH4VO3V2O5＋H2O↑＋2NH3↑。但脱氨过程中，部分V2O5会转化成V2O4，反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为3∶2，该反应的化学方程式为_____________________________________________________。
5.高纯MnCO3在电子工业中有重要的应用，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图所示：
已知：还原焙烧主反应为2MnO2＋C2MnO＋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
8.1
沉淀完全pH
3.7
9.7
7.4
10.1
根据要求回答下列问题：
(1)在实验室进行步骤A，混合物应放在_______________________中加热；步骤C中的滤渣为____________。
(2)步骤D中氧化剂与还原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，温度控制在35℃以下的原因是________________________，若Mn2＋恰好沉淀完全时测得溶液中CO的浓度为2.2×10－6mol·L－1，则Ksp(MnCO3)＝____________________。
(5)生成的MnCO3沉淀需经充分洗涤，检验洗涤是否干净的方法是_______________________。
(6)现用滴定法测定产品中锰元素的含量。实验步骤：称取3.g试样，向其中加入稍过量的磷酸和硝酸，加热使产品中MnCO3完全转化为[Mn(PO4)2]3－(其中NO完全转化为NO)；加入稍过量的硫酸铵，发生反应NO＋NH===N2↑＋2H2O以除去NO；加入稀硫酸酸化，再加入60.00mL0.mol·L－1硫酸亚铁铵溶液，发生的反应为[Mn(PO4)2]3－＋Fe2＋===Mn2＋＋Fe3＋＋2PO；用5.00mL0.mol·L－1酸性K2Cr2O7溶液恰好除去过量的Fe2＋。
①酸性K2Cr2O7溶液与Fe2＋反应的离子方程式为_____________________________________。
②试样中锰元素的质量分数为____________________。
6.软锰矿的主要成分为MnO2，还含有Fe2O3、MgO、Al2O3、CaO、SiO2等杂质，工业上用软锰矿制取MnSO4·H2O的流程如下：
已知：①部分金属阳离子完全沉淀时的pH如下表
金属阳离子
Fe3＋
Al3＋
Mn2＋
Mg2＋
完全沉淀时的pH
3.2
5.2
10.4
12.4
②温度高于27℃时，MnSO4晶体的溶解度随温度的升高而逐渐降低。
(1)“浸出”过程中MnO2转化为Mn2＋的离子方程式为_____________________________。
(2)第1步除杂中加入H2O2的目的是_____________________________________________。
(3)第1步除杂中形成滤渣1的主要成分为__________(填化学式)，调pH至5～6所加的试剂，可选择________(填字母)。
a．CaOb．MgOc．Al2O3d．氨水
(4)第2步除杂，主要是将Ca2＋、Mg2＋转化为相应氟化物沉淀除去，写出MnF2除去Mg2＋的离子方程式：_____________________，该反应的平衡常数为________。
(已知：MnF2的Ksp＝5.3×10－3；CaF2的Ksp＝1.5×10－10；MgF2的Ksp＝7.4×10－11)
(5)采用“趁热过滤”操作的原因是_______________________________________________。
(6)取少量MnSO4·H2O溶于水，配成溶液，测其pH发现该溶液显酸性，原因是_______________
____________________________________________________________(用离子方程式表示)。
7.工业上由粗锰粉(主要杂质为Fe、Ni、Pb等金属单质)制备高纯碳酸锰。其主要工艺流程如图：
已知：①金属活动性：Mn＞Fe＞Ni＞Pb，
②流程中各步骤中对杂质离子的去除情况如下表：
Fe2＋
Ni2＋
Pb2＋
初始浓度/(mg·L－1)
21.02
4.95
5.86
酸浸后/(mg·L－1)
12.85
3.80
3.39
除铁后/(mg·L－1)
0.25
3.76
3.38
除镍、铅后/(mg·L－1)
0.10(达标)
3.19(未达标)
0.12(达标)
(1)酸浸。向粗锰粉中加入一定浓度的硫酸，控制溶液的pH约为5，测定离子的初始浓度。静置一段时间后锰粉仍略有剩余，过滤；此时Fe2＋浓度降低，可能的原因为________________________________________________________________________。
(2)氧化。向“酸浸”后的滤液中加入MnO2，使溶液中的Fe2＋转化为Fe3＋，反应的离子方程式为_______________________________________________________________________。
(3)除铁。向“氧化”后的滤液中加入物质X，是为了调节溶液的pH，使Fe3＋转化为沉淀而除去。下列可以作为物质X的是________(填字母)。
A．MnCO3B．Mn(OH)2C．NH3·H2O
(4)除镍、铅。向“除铁”后的滤液中通入H2S气体，待充分反应后加热一段时间，冷却后过滤；此时Ni2＋不达标而Pb2＋达标。推测溶解度：PbS________NiS(填“”或“”)。
(5)制备碳酸锰。已知溶液pH和反应温度对MnCO3的产率影响分别如图1、图2所示。
请设计从提纯后的MnSO4溶液制备MnCO3沉淀的实验方案：________[实验中须使用的试剂有：氨水－(NH4)2CO3混合溶液]。
届高三化学一轮复习——金属及其化合物的制备大题专题训练
1．铬是一种具有战略意义的金属，它具有多种价态，单质铬熔点为℃。
(1)工业上以铬铁矿[主要成分是Fe(CrO2)2]为原料冶炼铬的流程如图所示：
①Fe(CrO2)2中各元素化合价均为整数，则铬为________价。
②高温氧化时反应的化学方程式为____________________________________________。
③操作a由两种均发生了化学反应的过程构成，其内容分别是________、铝热反应。
(2)Cr(OH)3是两性氢氧化物，请写出其分别与NaOH、稀硫酸反应时生成的两种盐的化学式：______________、______________。
(3)水中的铬元素对水质及环境均有严重的损害作用，必须进行无害化处理。转化为重要产品磁性铁铬氧体(CrxFeyOz)：先向含CrO的污水中加入适量的硫酸及硫酸亚铁，待充分反应后再通入适量空气(氧化部分Fe2＋)并加入NaOH，就可以使铬、铁元素全部转化为磁性铁铬氧体。
①写出CrO在酸性条件下被Fe2＋还原为Cr3＋的离子方程式：________________________。
②若处理含1molCrO(不考虑其他含铬微粒)的污水时恰好消耗10molFeSO4，则当铁铬氧体中n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝3∶2时，铁铬氧体的化学式为____________________________。
答案 (1)①＋3②4Fe(CrO2)2＋7O2＋8Na2CO32Fe2O3＋8Na2CrO4＋8CO2③灼烧使Cr(OH)3分解
(2)NaCrO2Cr2(SO4)3
(3)①3Fe2＋＋CrO＋8H＋===3Fe3＋＋Cr3＋＋4H2O
②Cr2Fe20O27
解析 (1)①根据化合物中各元素的正负化合价代数和为0分析。②根据流程确定反应物和生成物，用化合价升降法配平书写化学方程式。(2)模仿Al(OH)3与NaOH、稀硫酸的反应确定生成物。(3)①酸性条件下CrO被Fe2＋还原为Cr3＋，Fe2＋被氧化成Fe3＋，反应可写成Fe2＋＋CrO＋H＋―→Fe3＋＋Cr3＋＋H2O，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒，配平方程式。②根据Fe守恒，铁铬氧体中n(Fe2＋)＝10mol×＝6mol，n(Fe3＋)＝10mol×＝4mol，根据Cr守恒，铁铬氧体中n(Cr3＋)＝n(CrO)＝1mol，根据电荷守恒，铁铬氧体中n(O2－)＝＝13.5mol，铁铬氧体中n(Cr)∶n(Fe)∶n(O)＝1mol∶10mol∶13.5mol＝2∶20∶27，铁铬氧体的化学式为Cr2Fe20O27。
2．一种用软锰矿(主要成分MnO2)和*铁矿(主要成分FeS2)制取MnSO4·H2O并回收单质硫的工艺流程如下：
已知：本实验条件下，高锰酸钾溶液与硫酸锰溶液混合产生二氧化锰。
回答下列问题：
(1)步骤①混合研磨成细粉的主要目的是________________________；步骤②浸取时若生成S、MnSO4及Fe2(SO4)3，则其反应的化学方程式为______________________________________。
(2)步骤③所得酸性滤液可能含有Fe2＋，为了除去Fe2＋可先加入________________________；步骤④需将溶液加热至沸，然后在不断搅拌下加入碱调节pH为4～5，再继续煮沸一段时间，“继续煮沸”的目的是________________________________________。步骤⑤所得滤渣为________________________(填化学式)。
(3)步骤⑦需在90～℃下进行，该反应的化学方程式为___________________________。
(4)测定产品MnSO4·H2O的方法之一是：准确称取ag产品于锥形瓶中，加入适量ZnO及H2O煮沸，然后用cmol·L－1KMnO4标准溶液滴定至浅红色且半分钟不褪色，消耗标准溶液VmL，产品中Mn2＋的质量分数为w(Mn2＋)＝________________________________。
答案(1)增大接触面积，提高硫酸浸取时的浸取速率和浸取率 3MnO2＋2FeS2＋6H2SO4===3MnSO4＋Fe2(SO4)3＋4S＋6H2O
(2)软锰矿粉或H2O2溶液 破坏Fe(OH)3胶体并使沉淀颗粒长大，便于过滤分离 Fe(OH)3
(3)(NH4)2Sx＋12NH3↑＋H2S↑＋xS↓
(4)%
解析 (2)由于Fe2＋具有较强的还原性，在酸性条件下可用软锰矿粉(MnO2)或H2O2将其氧化为Fe3＋，既不引入杂质，又能达到除去的目的；用碱液处理时，需将溶液加热至沸，然后在不断搅拌下调节pH为4～5，再继续煮沸一段时间，以破坏Fe(OH)3胶体并使沉淀颗粒增大，便于过滤分离，得到的滤渣为Fe(OH)3。
(4)已知本实验条件下，高锰酸钾溶液与硫酸锰溶液混合产生二氧化锰。根据得失电子守恒可得二者反应的化学方程式为2KMnO4＋3MnSO4·H2O===5MnO2＋K2SO4＋2H2SO4＋H2O，已知n(KMnO4)＝cmol·L－1×V×10－3L＝cV×10－3mol，则n(MnSO4·H2O)＝1.5cV×10－3mol，产品中Mn2＋的质量分数为w(Mn2＋)＝×%＝%。
3．(·日照模拟)铋(83号元素)主要用于制造合金，铋合金具有凝固时不收缩的特性，用于铸造印刷铅字和高精度铸型。湿法提铋新工艺以氧化铋渣(主要成分为Bi2O3，含有PbO、Ag2O、CuO杂质)为原料提Bi的工艺流程如下：
已知：Ⅰ.BiOCl不溶于水，加热至℃就分解生成BiCl3，BiCl3的沸点为℃；
Ⅱ.25℃时，Ksp[Cu(OH)2]＝1.2×10－20；Ksp(PbCl2)＝1.17×10－5。
回答下列问题：
(1)“滤渣Ⅰ”的成分为_____________________________________________(填化学式)。
(2)“脱氯”的化学方程式为___________________________________________。
(3)“沉铜”时，向“滤液Ⅱ”中加入NaOH溶液调节pH，促进Cu2＋水解生成Cu3(OCl)2，则此过程中Cu2＋水解的离子方程式为________________________。若“滤液Ⅱ”中c(Cu2＋)为0.01mol·L－1，当加入等体积的NaOH溶液时，pH恰好为6，出现沉淀Cu(OH)2，此时Cu2＋的去除率为________(忽略溶液体积变化)。
(4)“滤液Ⅲ”经加热浓缩后可返回________________工序循环使用。
答案(1)AgCl、PbCl2(2)2BiOCl＋2NaOHBi2O3＋2NaCl＋H2O
(3)3Cu2＋＋2H2O＋2Cl－===Cu3(OCl)2↓＋4H＋97.6%(4)浸出
解析 (1)根据工艺流程图分析可知，铋渣中加入盐酸和饱和NaCl溶液，滤渣Ⅰ的成分是AgCl和PbCl2。(2)“脱氯”时，BiOCl与热的NaOH反应得到Bi2O3和NaCl，反应的化学方程式为2BiOCl＋2NaOHBi2O3＋2NaCl＋H2O。(3)“沉铜”时，向滤液Ⅱ中加入NaOH溶液调节pH，促进Cu2＋水解生成Cu3(OCl)2，反应的离子方程式为3Cu2＋＋2H2O＋2Cl－===Cu3(OCl)2↓＋4H＋，加入等体积的NaOH溶液时，pH＝6，溶液中c(H＋)＝10－6mol·L－1，则c(OH－)＝10－8mol·L－1，由于Ksp[Cu(OH)2]＝c(Cu2＋)·c2(OH－)，则c(Cu2＋)＝0.mol·
L－1，n(Cu2＋)＝0.mol·L－1×2VL＝0.Vmol，则去除的Cu2＋的物质的量为0.01Vmol－0.Vmol＝0.Vmol，Cu2＋的去除率为×%＝97.6%。
(4)滤液Ⅲ为NaCl溶液，经加热浓缩后可返回浸出工序循环使用。
4．(·山东新高考5月模拟)利用钒钛磁铁矿冶炼后产生的钒渣(主要含FeO·V2O3、Al2O3、SiO2及少量可溶性磷酸盐)生产V2O5的工艺流程如下，回答下列问题：
已知：①V2O5、Al2O3、SiO2可与Na2CO3、NaCl组成的混合钠盐在高温下反应，并转化为NaVO3、NaAlO2、Na2SiO3等可溶性钠盐。
②AlO＋4H＋===Al3＋＋2H2O。
(1)焙烧Ⅰ包括氧化和钠化成盐两个过程，氧化的目的是获得V2O5，写出氧化过程中FeO·V2O3发生反应的化学方程式：________________________________________________________；
废渣Ⅰ的主要成分是____________________________________________________________；
精制Ⅰ中加盐酸调pH的主要作用是________________________________，加入NH3·H2O后发生反应的离子方程式为________________________________________________________。
(2)精制Ⅱ中加入CaCl2溶液除去磷酸盐，pH过小时影响除磷效果的原因是_______________________________________________________________________________；
pH过大时，沉淀量增大的原因是________________________________。
(3)沉钒所得NH4VO3沉淀需进行洗涤，洗涤时除去的阴离子主要是____________。NH4VO3在℃时焙烧脱氨制得产品V2O5，反应的化学方程式为2NH4VO3V2O5＋H2O↑＋2NH3↑。但脱氨过程中，部分V2O5会转化成V2O4，反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为3∶2，该反应的化学方程式为_____________________________________________________。
答案(1)4FeO·V2O3＋5O22Fe2O3＋4V2O5Fe2O3 除Si并将AlO转化为Al3＋Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH、H＋＋NH3·H2O===H2O＋NH
(2)形成溶解度较大的酸式盐(或形成溶解度较大的磷酸氢钙或磷酸二氢钙) 产生了Ca(OH)2沉淀
(3)Cl－3V2O5＋2NH33V2O4＋N2＋3H2O
解析 (1)氧化过程FeO·V2O3生成对应的金属氧化物Fe2O3和V2O5，化学方程式为4FeO·V2O3＋5O22Fe2O3＋4V2O5；经过氧化和钠化后，V2O5、Al2O3、SiO2均转化为可溶性盐，Fe2O3成为滤渣；精制Ⅰ中加盐酸调pH是为了和SiO反应生成硅酸沉淀，并将AlO转化为Al3＋；加入NH3·H2O后与Al3＋发生反应生成Al(OH)3沉淀，还可以中和酸，反应的化学方程式为Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH、H＋＋NH3·H2O===H2O＋NH。
(2)精制Ⅱ中加入CaCl2溶液生成磷酸钙沉淀，除去磷酸盐，pH过小时易形成溶解度较大的酸式盐；pH过大时易形成Ca(OH)2沉淀。
(3)沉钒时加入试剂NH4Cl，因此所得NH4VO3沉淀含有的阴离子主要为Cl－；脱氨过程中，部分V2O5会转化成V2O4，且反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为3∶2，则V2O5为氧化剂，NH3为还原剂，还原产物为V2O4，氧化产物为N2，则氧化还原方程式为3V2O5＋2NH33V2O4＋N2＋3H2O。
5.高纯MnCO3在电子工业中有重要的应用，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图所示：
已知：还原焙烧主反应为2MnO2＋C2MnO＋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
8.1
沉淀完全pH
3.7
9.7
7.4
10.1
根据要求回答下列问题：
(1)在实验室进行步骤A，混合物应放在_______________________中加热；步骤C中的滤渣为____________。
(2)步骤D中氧化剂与还原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，温度控制在35℃以下的原因是________________________，若Mn2＋恰好沉淀完全时测得溶液中CO的浓度为2.2×10－6mol·L－1，则Ksp(MnCO3)＝____________________。
(5)生成的MnCO3沉淀需经充分洗涤，检验洗涤是否干净的方法是_______________________。
(6)现用滴定法测定产品中锰元素的含量。实验步骤：称取3.g试样，向其中加入稍过量的磷酸和硝酸，加热使产品中MnCO3完全转化为[Mn(PO4)2]3－(其中NO完全转化为NO)；加入稍过量的硫酸铵，发生反应NO＋NH===N2↑＋2H2O以除去NO；加入稀硫酸酸化，再加入60.00mL0.mol·L－1硫酸亚铁铵溶液，发生的反应为[Mn(PO4)2]3－＋Fe2＋===Mn2＋＋Fe3＋＋2PO；用5.00mL0.mol·L－1酸性K2Cr2O7溶液恰好除去过量的Fe2＋。
①酸性K2Cr2O7溶液与Fe2＋反应的离子方程式为_____________________________________。
②试样中锰元素的质量分数为____________________。
答案(1)坩埚 C、Cu和CaSO4(2)1∶2(3)3.7≤pH＜8.1 使Fe3＋转化为Fe(OH)3而除去，且不影响Mn2＋(4)减少碳酸氢铵的分解，提高原料利用率 2.2×10－11(5)取少量最后一次的洗涤液于试管中，向其中滴加用盐酸酸化的BaCl2溶液，若无白色沉淀产生，则表明已洗涤干净 (6)①6Fe2＋＋Cr2O＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O②25%
6.软锰矿的主要成分为MnO2，还含有Fe2O3、MgO、Al2O3、CaO、SiO2等杂质，工业上用软锰矿制取MnSO4·H2O的流程如下：
已知：①部分金属阳离子完全沉淀时的pH如下表
金属阳离子
Fe3＋
Al3＋
Mn2＋
Mg2＋
完全沉淀时的pH
3.2
5.2
10.4
12.4
②温度高于27℃时，MnSO4晶体的溶解度随温度的升高而逐渐降低。
(1)“浸出”过程中MnO2转化为Mn2＋的离子方程式为_____________________________。
(2)第1步除杂中加入H2O2的目的是_____________________________________________。
(3)第1步除杂中形成滤渣1的主要成分为__________(填化学式)，调pH至5～6所加的试剂，可选择________(填字母)。
a．CaOb．MgOc．Al2O3d．氨水
(4)第2步除杂，主要是将Ca2＋、Mg2＋转化为相应氟化物沉淀除去，写出MnF2除去Mg2＋的离子方程式：_____________________，该反应的平衡常数为________。
(已知：MnF2的Ksp＝5.3×10－3；CaF2的Ksp＝1.5×10－10；MgF2的Ksp＝7.4×10－11)
(5)采用“趁热过滤”操作的原因是_______________________________________________。
(6)取少量MnSO4·H2O溶于水，配成溶液，测其pH发现该溶液显酸性，原因是_______________
____________________________________________________________(用离子方程式表示)。
答案(1)MnO2＋SO2===SO＋Mn2＋
(2)将Fe2＋氧化为Fe3＋
(3)Al(OH)3、Fe(OH)3ab
(4)MnF2＋Mg2＋Mn2＋＋MgF27.2×
(5)减少MnSO4·H2O在水中的溶解，得到更多产品
(6)Mn2＋＋2H2OMn(OH)2＋2H＋
解析 (1)“浸出”过程中MnO2与SO2发生氧化还原反应，离子方程式为MnO2＋SO2===SO＋Mn2＋。
(2)第1步除杂中加入H2O2的目的是将溶液中可能存在的Fe2＋氧化为Fe3＋，以便于形成Fe(OH)3沉淀，过滤将沉淀除去。
(3)第1步除杂时调整溶液的pH至5～6，可以使溶液中的Al3＋、Fe3＋分别形成Al(OH)3、Fe(OH)3沉淀，所以形成滤渣1的主要成分为Al(OH)3、Fe(OH)3；在调pH至5～6时，为了不引入新的杂质离子，所加的试剂应该可以与酸发生反应，可选择含有Ca2＋、Mg2＋的化合物CaO、MgO，a、b正确。
(4)第2步除杂，主要是将Ca2＋、Mg2＋转化为相应的氟化物沉淀除去，MnF2除去Mg2＋的离子方程式是MnF2＋Mg2＋Mn2＋＋MgF2；该反应的平衡常数K＝＝＝≈7.2×。
(5)由已知②温度高于27℃时，MnSO4晶体的溶解度随温度的升高而逐渐降低，故采用“趁热过滤”操作可以减少MnSO4·H2O在水中的溶解，得到更多产品。
(6)MnSO4是强酸弱碱盐，Mn2＋发生水解反应。
7.工业上由粗锰粉(主要杂质为Fe、Ni、Pb等金属单质)制备高纯碳酸锰。其主要工艺流程如图：
已知：①金属活动性：Mn＞Fe＞Ni＞Pb，
②流程中各步骤中对杂质离子的去除情况如下表：
Fe2＋
Ni2＋
Pb2＋
初始浓度/(mg·L－1)
21.02
4.95
5.86
酸浸后/(mg·L－1)
12.85
3.80
3.39
除铁后/(mg·L－1)
0.25
3.76
3.38
除镍、铅后/(mg·L－1)
0.10(达标)
3.19(未达标)
0.12(达标)
(1)酸浸。向粗锰粉中加入一定浓度的硫酸，控制溶液的pH约为5，测定离子的初始浓度。静置一段时间后锰粉仍略有剩余，过滤；此时Fe2＋浓度降低，可能的原因为________________________________________________________________________。
(2)氧化。向“酸浸”后的滤液中加入MnO2，使溶液中的Fe2＋转化为Fe3＋，反应的离子方程式为_______________________________________________________________________。
(3)除铁。向“氧化”后的滤液中加入物质X，是为了调节溶液的pH，使Fe3＋转化为沉淀而除去。下列可以作为物质X的是________(填字母)。
A．MnCO3B．Mn(OH)2C．NH3·H2O
(4)除镍、铅。向“除铁”后的滤液中通入H2S气体，待充分反应后加热一段时间，冷却后过滤；此时Ni2＋不达标而Pb2＋达标。推测溶解度：PbS________NiS(填“”或“”)。
(5)制备碳酸锰。已知溶液pH和反应温度对MnCO3的产率影响分别如图1、图2所示。
请设计从提纯后的MnSO4溶液制备MnCO3沉淀的实验方案：________[实验中须使用的试剂有：氨水－(NH4)2CO3混合溶液]。
答案 (1)空气中的O2将部分Fe2＋氧化 (2)2Fe2＋＋MnO2＋4H＋===2Fe3＋＋Mn2＋＋2H2O(3)AB(4)(5)在搅拌下向MnSO4溶液中缓慢加入氨水—(NH4)2CO3混合溶液，调节溶液pH为7左右，并在60℃水浴中保温，待沉淀完全后，冷却、过滤、洗涤、干燥后得MnCO3沉淀
解析 (1)Fe2＋还原性较强，空气中的O2将部分Fe2＋氧化，导致Fe2＋浓度降低。
(2)MnO2将Fe2＋氧化为Fe3＋，自身被还原成Mn2＋，结合电子守恒和元素守恒可得离子方程式为2Fe2＋＋MnO2＋4H＋===2Fe3＋＋Mn2＋＋2H2O。
(3)为了不引入新的杂质，应加入适量的MnCO3或Mn(OH)2调节pH除去Fe3＋。
(4)Ni2＋不达标而Pb2＋达标，说明溶液中S2－浓度一定时，Ni2＋的浓度较大，则相同条件下NiS的溶度积较大，二者为同种类型的沉淀，所以溶解度PbSNiS。
(5)根据图像可知pH在7左右，温度在60℃左右时，MnCO3的产率最大，所以从提纯后的MnSO4溶液制备MnCO3沉淀的实验方案为在搅拌下向MnSO4溶液中缓慢加入氨水－(NH4)2CO3混合溶液，调节溶液pH为7左右，并在60℃水浴中保温，待沉淀完全后，冷却、过滤、洗涤、干燥后得MnCO3沉淀。
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