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工业硫酸锰中杂质(Fe、Ca、Mg等元素的离子)含量较高,利用如图流程可制取锂离子电池所需的纯度较高的硫酸锰溶液。

已知:步骤ii反应前后杂质含量检测结果(以350g/LMnSO4溶液计)如表:
杂质 净化前/g 净化后/g 去除率/%
Fe2+、Fe3+ 0.001275 0.001275 -
Ca2+ 0.490000 0.021510 95.61
Mg2+ 0.252000 0.025100 90.04
(1)步骤i用90℃的水的目的是
提高反应温度,加快反应速率
提高反应温度,加快反应速率

(2)由步骤ii可推理知:
①滤渣b中含有的物质是
CaF2、MgF2
CaF2、MgF2

②该条件下,Mn、Ca、Mg元素氟化物溶度积常数由大到小的顺序为(写化学式):
Ksp(CaF2)>Ksp(MgF2)>Ksp(MnF2
Ksp(CaF2)>Ksp(MgF2)>Ksp(MnF2

(3)步骤iii反应的离子方程式为
M
n
O
-
4
+5Fe2++8H+=5Fe3++Mn2++4H2O
M
n
O
-
4
+5Fe2++8H+=5Fe3++Mn2++4H2O
;其中“KMnO4酸性溶液”可替换为
H2O2
H2O2

(4)已知步骤iv条件下,生成氢氧化物沉淀的pH如表:
Fe(OH)2 Fe(OH)3 Mn(OH)2
开始沉淀时 6.3 1.5 8.3
完全沉淀时 8.3 2.8 9.8
根据表中数据解释该步的目的是
将Fe3+转化为Fe(OH)3达到分离铁元素与锰元素的目的
将Fe3+转化为Fe(OH)3达到分离铁元素与锰元素的目的

(5)若省略操作X,其他步骤不变,也可使钙、镁的去除率较高。
①猜想可能的原因是(写一种即可)
Fe2+与高锰酸钾生成了Fe3+,Fe3+水解生成的Fe(OH)3吸附了沉淀物
Fe2+与高锰酸钾生成了Fe3+,Fe3+水解生成的Fe(OH)3吸附了沉淀物

②设计实验验证你的假设是否成立:
取上述流程同样的步骤ii所得样品(未过滤),加入适量新制的氢氧化铁胶体,检测Ca2+、Mg2+的去除率较高,则猜想成立
取上述流程同样的步骤ii所得样品(未过滤),加入适量新制的氢氧化铁胶体,检测Ca2+、Mg2+的去除率较高,则猜想成立

【答案】提高反应温度,加快反应速率;CaF2、MgF2;Ksp(CaF2)>Ksp(MgF2)>Ksp(MnF2);
M
n
O
-
4
+5Fe2++8H+=5Fe3++Mn2++4H2O;H2O2;将Fe3+转化为Fe(OH)3达到分离铁元素与锰元素的目的;Fe2+与高锰酸钾生成了Fe3+,Fe3+水解生成的Fe(OH)3吸附了沉淀物;取上述流程同样的步骤ii所得样品(未过滤),加入适量新制的氢氧化铁胶体,检测Ca2+、Mg2+的去除率较高,则猜想成立
【解答】
【点评】
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发布:2024/4/20 14:35:0组卷:35引用:1难度:0.5
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    (1)在“还原焙烧”中产生的有毒气体可能有
     

    (2)“酸浸”时间一般不超过20min,若在空气中酸浸时间过长,溶液中Fe2+含量将下降,其原因是
     
    (用离子方程式表示)。
    (3)“中和合成”的目的是将溶液中Fe2+转变为碳酸亚铁沉淀,则操作B是
     

    (4)煅烧A的反应方程式是
     

    (5)ag烧渣经过上述工艺可得红氧化铁bg。药典标准规定,制得的红氧化铁中含氧化铁不得少于98.0%,则所选用的烧渣中铁的质量分数应不低于
     
    (用含a、b的表达式表示)。

    发布:2025/1/19 8:0:1组卷:30引用:1难度:0.5
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    (1)焙烧时产生的主要有害气体是
     

    (2)若在空气中“酸浸”时间过长,溶液中Fe2+含量将下降,其原因是:
     
    (用离子方程式表示).
    (3)根据下表数据:
    氢氧化物 Al(OH)3 Fe(OH)3 Fe(OH)2
    开始沉淀的pH 3.10 2.01 7.11
    完全沉淀的pH 4.77 3.68 9.61
    在“除杂”步骤中,为除去Fe3+和Al3+,溶液的pH最大值应小于
     
    ,检验Fe3+已经除尽的试剂是
     
    (除KSCN外).
    (4)“中和合成”的目的是将溶液中Fe2+转变为碳酸亚铁沉淀,则A的操作是
     

    发布:2025/1/19 8:0:1组卷:12引用:1难度:0.1
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