金属及其化合物制备流程（Mn）-高考化学考点复习（原卷版）

微专题18金属及其化合物制备流程（Mn）

镭:元素符号Mn,原子序数25,原子量54.94,外围电子排布3d54s2,位于第四周期VHB

族。主要化合价+2、+4、+6、+7o

一、物理性质：

银白色金属，硬而脆，密度7.20克/厘米3,熔点1244±3。（：，沸点1962。口固态时有四种

同素异形体，常温下为a锦。

二、化学性质：

在空气中易氧化生成褐色氧化物覆盖层。燃烧时生成四氧化三锦。红热时与水反应生成四

氧化三镒和氢。溶于稀盐酸、稀硫酸生成二价锦盐。高温时跟卤素、硫、磷、碳、氮直接

化合。用于制合金，少量锦能改善钢的抗冲击性能，镒铁用作炼钢过程的脱氧、脱硫添加

剂。

三、用途：

还用于冶炼铝合金、镁合金。1774年瑞典人甘恩用木炭跟软锦矿共热得到镒。主要矿物有

软镒矿MnO2・xH2。、黑钵矿Mi^CU，最近发现大洋底部有大量钵结核矿。在地壳中丰度

为0.1%。用铝还原软钵矿制得。

四、镒的提炼工艺

金属镒的提炼方式主要有热法（火法）和电解法（湿法）两种。热法生产的金属毓纯度不超过

95〜98%,并且耗能高，污染严重，己经逐渐被淘汰了，而电解法生产的金属锌纯度可达

99.7〜99.9%以上，污染也相对较小，现在已成为了金属镒生产的主要方式。

【专题精练】

1.（2021届永州市高三三模）以软钵矿（主要成分是MnCh，含有SiO?、Fe2（）3等少量杂质）

为主要原料合成新型的环保催化剂（OMS—2）的工艺流程如图:

KMnO

4H滤液x|

HqSOq过一

滤

AMn搂O/OMS-2

⑴“浸锦反应中往往有副产物MnS2O6生成，温度对“浸镒”反应的影响如图所示。为减少

MnS2O6的生成，“浸钵”的适宜温度是—；调pH后再过滤主要除去—元素。

.白0o

9o

分8o

率7o・代表温度对钵浸出率的影响

6o

%)5o

4o♦代表浸镭温度与MI0O6

3o生成率的关系

2o

1o

O

153045607590105120135

温度/℃

(2)Mni20i9中氧元素化合价均为-2价，镐元素的化合价有两种，则Mn(m)、Mn(R)物质的

量之比为—o生产过程中KMnCU、MnSOuH?。按物质的量比1：5与K2s反应，产物

中硫元素全部以SO；一的形式存在，该反应的离子方程式为

(3)滤液X可进一步分离出多种化合物，其一为盐类，该盐在农业生产中可用作

(4)OMS—2是一种纳米级的分子筛。分别用OMS—2和MnOx对甲醛进行催化氧化，在相

同时间内甲醛转化率和温度的关系如图：

100r--------------------------+-A-P—o-------

甲8o

醛

转6oOMS-2

化

率4oMnOx

%)2O

01-----1——6——1-------1-------1------1------1------

313323333343353363373383393

温度(K)

由图可知，OMS—2与Mn(\相比，催化效率较高是_，原因是_。

(5)甲醛(HCHO)在OMS—2催化氧化作用下生成CO2和H2O,现利用OMS—2对某密闭空

间的甲醛进行催化氧化实验。实验开始时，该空间内甲醛含量为1.22mg/L,CO2含量为

0.590mg/L,一段时间后测得CO2含量升高至L47mg/L,该实验中甲醛的转化率为_(保留

三位有效数字)。

2.(2021届江苏省高三调研)工业上常利用软铸矿浆(主要成分是MnO2,还含有硅、铁和

少量重金属锲的化合物等杂质)制备MnSO4溶液，并以MnSO4溶液为原料制取单质镒和四

氧化三镒。

⑴MnSCU溶液的制备：

①还原：以稀硫酸作介质，纤维素［(C6H10O5%］还原MnO?时，发生反应的化学方程式为

②除杂：除去硅、铁等杂质后，通常用BaS来除去溶液中的银，pH对除裸效果的影响如

图所示。当pHV4.2,pH越小除裸效果越差的原因是o

⑵电解法制铺：

为保证电解顺利进行，电解液中MM+必须保持一定的浓度。MM+浓度和电流效率(电流效

率是指电解时在电极上实际沉积或溶解的物质的量与按理论计算出的析出或溶解量之比)

的关系如图所示。由图可知当MM+浓度大于22g•1/时，电流效率随MM+浓度增大反而下

(3)制取Mn3O4：

利用MnS04溶液，用空气氧化法制备Mn3()4。在MnSC)4溶液中滴入一定浓度的氨水，加

压通氧气反应7小时制备Mn304o

①写出上述反应的离子方程式：o

②M113O4的含量与反应温度的关系如图所示。随着反应温度的升高，产物中MihO4的含量

的上升趋势呈现先快后慢的原因是。

3.（2021届毕节市高三4月第二次诊断）某化工厂利用软锦矿（主要成分为MnCh，另含有

少量Fez。?、CaO、CuO、SQ等杂质）脱除燃煤尾气中的SO2，同时制得电池材料MnO、

工艺流程如下:

尾气尾勺

I__L

稀硫酸酸浸

的软镒矿浆

滤渣1滤渣2滤渣3滤渣4

⑴滤渣1的成分是（填化学式），提高软镒矿酸浸速率的措施有（任

答一条）。

（2）写出脱硫过程中二氧化铳转化为硫酸钵的化学反应方程式o

⑶加入碳酸猛的作用o

（4）写出高钵酸钾与硫酸钵发生反应的离子方程式o

⑸实验室检验钾离子的操作方法是

⑹已知25久时Ksp[Fe（OH）3]=4.0xio-38,欲使铁离子沉淀完全，应调节溶液pH不低于

o（设a=a,结果用含a的代数式表示）。

4.（2021届北京市海淀区高三一模）MnSO”是一种重要的化工产品。以菱锦矿（主要成分

为M11CO3,还含有Fe3（）4、FcO、CoO等）为原料制备MnSO”的工艺流程如下图。

含MnSC)4__MnSOi

菱锈矿>

的溶液晶体

资料：金属离子沉淀的pH

金属离子Fe3+Fe2+Co2*Mn2+

开始沉淀1.56.37.47.6

完全沉淀2.88.39.410.2

⑴酸浸后所得溶液的金属阳离子包括Mi?+、Co2+>o

(2)沉淀池1中，先加Mn。?充分反应后再加氨水。写出加MnO2时发生反应的离子方程

式：O

⑶沉淀池2中，不能用NaOH代替含硫沉淀剂，原因是o

(4)如图为MnSO,和(NH)SOJKJ溶解度曲线。从“含MnSO,的溶液”中提取“MnSO,晶

体”的操作为，洗涤干燥。

(NH4)2SO4

00

80

60

40MnSO4

20

°20406080100

温度/P

(5)受实际条件限制，“酸浸池”所得的废渣中还含有锌元素，其含量测定方法如下。

i.称取ag废渣，加酸将铳元素全部溶出成Mn"，过滤，将滤液定容于100mL容量瓶中:

ii.取25.00mL溶液于锥形瓶中，加入少量催化剂和过量(NH/’S^Og溶液，加热、充分

反应后，煮沸溶液使过量的（NHqbSzOg分解。

iii.加入指示剂，用bmol/L（NH/zF^SOj2溶液滴定。滴定至终点时消耗

（NH4）2Fe（SO）溶液的体积为cmL,MnO4重新变成Mi?+。

①补全步骤ii中反应的离子方程式：

2+

2Mn+|SX+I|MnO4+|+

②废渣中钵元素的质量分数为o

（6）废渣长期露置于空气；其中的锌元素逐渐转化为MM）?。研究者用如图装置提取Mil。?

中的橘元素。图中“H•”代表氢自由基。实验测得电解时间相同时，随外加电流的增大，溶

液中的c（Mn2"）先增大后减小，减小的原因可能是（写出两条）。

5.（2021届桂林市高三调研）工业上以菱锌矿（主要成分是MnCCh，还含有Fe2+、Ni?+等）为

原料制备电解锌的工艺流程如图所示。

溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:

金属离子Ni2+Mn2+Fe3+Fe2+

开始沉淀时(c=0.01mol・L")的pH7.28.32.27.5

沉淀完全时(c=1.0xi0-5mol・L")的pH8.79.83.29.0

回答下列问题：

⑴浸出槽中发生多个反应：如主要成分与稀硫酸的反应、MnCh与Fe2+间的氧化还原反应

等。这两个反应的离子方程式分别为、o

⑵加入氨水的目的是为除去杂质，根据流程图及表中数据，pH应调控在范围

内。常温下，Ksp[Fe(OH)3]=4.0x10-38,当pH=4时，溶液中c