Question

【題目】2017年我國承建全球首艘深海采礦船，具2500米深海作業能力，對未來深海礦產資源的開發具有重要戰略價值。海洋深處有豐富的錳結核礦(主要成分為MnO2，含少量Fe、Al等雜質元素)，利用錳結核礦可以制備高純碳酸錳，請回答下列有關問題:

（1）寫出用MnO2和濃鹽酸制取氯氣的化學方程式________________。

（2）MnO2與過氧化氫的反應十分復雜。在酸性條件下，MnO2可以被H2O2還原成Mn2+，但H2O2又有氧化性，有研究表明，H2O2溶液的氧化性是HO2-所致。其他條件相同時，研究不同初始pH條件下H2O2溶液的漂白效果，結果如圖所示:

①寫出MnO2在酸性條件下與H2O2反應的離子方程式____________。

②由圖可得到的結論是_________，結合平衡移動原理簡述理由:__________。

（3）利用錳結核礦在實驗室制備高純碳酸錳的流程如下：

①可用SO2代替植物粉，植物粉的作用是___________。

②使用碳酸錳調pH的優勢是___________。

③加入NH4HCO3時，溫度要控制在35℃以下，其目的是___________。

（4）在廢水處理中常用H2S將Mn2+轉化為MnS除去，向含有0.020mo/LMn2+的廢水中通入一定量的H2S氣體，調節溶液的pH，當c(HS-)=1.0×10-4mol/L時，Mn2+開始沉淀，則此時溶液的pH=______。[已知:Ksp(MnS)=1.4×10-15；H2S的電離常數K1=1.3×10-7，K2=7.0×10-15]

Answer 1

【答案】 MnO2+4HCl(濃)=MnCl2+Cl2↑+2H2O MnO2+2H++H2O2=Mn2++2H2O+O2↑ 其他條件相同時，初始pH越大染料脫色率越高，即H2O2的漂白效果越好 pH增大，c(OH-)增大，促使H2O2===HO2-+H+正向移動，c(HO2-)增大，漂白效果越好 作還原劑 不引入新雜質 減少碳酸璽被分解，提高原料利用率 5

【解析】(1)MnO2和濃鹽酸加熱反應得到氯化錳、氯氣和水，化學方程式MnO2+4HCl(濃)=MnCl2+Cl2↑+2H2O；正確答案：MnO2+4HCl(濃)=MnCl2+Cl2↑+2H2O。

(2)①根據題給信息可知MnO2在酸性條件下與H2O2反應，MnO2被還原為錳離子，H2O2被氧化為氧氣，反應的離子方程式：MnO2+2H++H2O2=Mn2++2H2O+O2↑；正確答案：MnO2+2H++H2O2=Mn2++2H2O+O2↑。

②根據圖像可知：其他條件相同時，初始pH越大染料脫色率越高，即H2O2的漂白效果越好；原因：pH增大，c(OH-)增大，促使H2O2HO2-+H+正向移動，c(HO2-)增大，漂白效果越好；正確答案：其他條件相同時，初始pH越大染料脫色率越高，即H2O2的漂白效果越好；pH增大，c(OH-)增大，促使H2O2HO2-+H+正向移動，c(HO2-)增大，漂白效果越好。

(3) ①根據流程可知，二氧化錳中+4價錳變為碳酸錳中+2價錳，發生還原反應，植物粉起到還原劑的作用，可用SO2代替植物粉，植物粉的作用是作還原劑，正確答案：作還原劑。

②碳酸錳不溶于水，能夠與酸反應，調節溶液的pH，不引入新的雜質；正確答案：不引入新的雜質。

③NH4HCO3在溫度較高時，易發生分解，因此在加入NH4HCO3時，溫度要控制在35℃以下，減少碳酸氫銨的分解，提高原料利用率；正確答案：減少碳酸氫銨的分解，提高原料利用率。

(4) Mn2+開始沉淀時溶液中硫離子濃度是1.4×1015÷0.020 mol·L1＝7.0×1014 mol/L，根據K2=7.0×1015，可知溶液中氫離子濃度是，所以pH=5；正確答案：5。