Question

13．MnSO₄可用作催化劑和生產微量元素肥料等，回答下列問題：
（1）在軟錳礦懸濁液中通入SO₂，SO₂的氧化產物為H₂SO₄
（2）在上述濾液（含有Mn²⁺、Fe²⁺等離子）中滴加Na₂S溶液，當MnS開始沉淀時，溶液中$\frac{c（F{e}^{2+}）}{c（M{n}^{2+}）}$=5×10^-3[已知K_sp（MnS）=1.4×10^-15，K_sp（FeS）=7.0×10^-18]．
（3）Mn²⁺催化H₂O₂分解：2H₂O₂（l）═2H₂O（l）+O₂（g）△H₁，其反應機理如圖：
已知反應Ⅱ為MnO₂（s）+H₂O₂（l）+2H⁺═Mn²⁺（aq）+O₂（g）+2H₂O（l）△H₂寫出反應Ⅰ的熱化學方程式（焓變用△H₁和△H₂表示）：H₂O₂（l）+Mn²⁺（aq）═MnO₂（s）+2H⁺（aq）△H=△H₁-△H₂ ．

Answer 1

分析 （1）在軟錳礦懸濁液中主要是MnO₂，具有氧化性，通入二氧化硫氣體具有還原性，酸性溶液中二氧化錳做氧化劑，化合價降低生成硫酸錳，能氧化二氧化硫，硫元素化合價升高為+6價生成產物為硫酸；
（2）在上述濾液（含有Mn²⁺、Fe²⁺等離子）中滴加Na₂S溶液，當MnS開始沉淀時，依據溶度積常數分析，亞鐵離子全部沉淀后才開始析出MnS，依據沉淀共存和溶度積常數計算離子濃度比值；
（3）轉化關系可知，過氧化氫和錳離子反應得到二氧化錳和氫離子，依據熱化學方程式和蓋斯定律計算得到所需熱化學方程式．

解答 解：（1）在軟錳礦懸濁液中主要是MnO₂，具有氧化性，通入二氧化硫氣體具有還原性，酸性溶液中二氧化錳做氧化劑，化合價降低生成硫酸錳，能氧化二氧化硫，硫元素化合價升高為+6價生成產物為硫酸，則二氧化硫的氧化產物為H₂SO₄，
故答案為：H₂SO₄；
（2）在上述濾液（含有Mn²⁺、Fe²⁺等離子）中滴加Na₂S溶液，當MnS開始沉淀時，依據溶度積常數分析，亞鐵離子全部沉淀后才開始析出MnS，依據沉淀共存和溶度積常數計算離子濃度比值，FeS+Mn²⁺=MnS+Fe²⁺，K=$\frac{c（F{e}^{2+}）}{c（M{n}^{2+}）}$=$\frac{c（F{e}^{2+}）}{c（M{n}^{2+}）}$×$\frac{c（{S}^{2-}）}{c（{S}^{2-}）}$=$\frac{Ksp（FeS）}{Ksp（MnS）}$=$\frac{7.0×1{0}^{-18}}{1.4×1{0}^{-15}}$=5×10^-3，
故答案為：5×10^-3；
（3）轉化關系可知，過氧化氫和錳離子反應得到二氧化錳和氫離子，
2H₂O₂（l）═2H₂O（l）+O₂（g）△H₁①，
MnO₂（s）+H₂O₂（l）+2H⁺═Mn²⁺（aq）+O₂（g）+2H₂O（l）△H₂，②
依據蓋斯定律①-②得到H₂O₂（l）+Mn²⁺（aq）═MnO₂（s）+2H⁺（aq）△H=△H₁-△H₂
故答案為：H₂O₂（l）+Mn²⁺（aq）═MnO₂（s）+2H⁺（aq）△H=△H₁-△H₂．

點評 本題考查了氧化還原反應，蓋斯定律和熱化學方程式計算，沉淀溶解平衡和溶度積常數的計算應用，題目難度中等．