人教微专题18 金属及其化合物制备流程（Mn）-备战2022年高考化学考点微专题（解析版）.doc

微专题18 金属及其化合物制备流程（Mn）
锰: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ⅦB族。主要化合价+2、+4、+6、+7。
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℃。固态时有四种同素异形体，常温下为α锰。
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锰。红热时与水反应生成四氧化三锰和氢。溶于稀盐酸、稀硫酸生成二价锰盐。高温时跟卤素、硫、磷、碳、氮直接化合。用于制合金，少量锰能改善钢的抗冲击性能，锰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锰矿共热得到锰。主要矿物有软锰矿MnO2·xH2O、黑锰矿Mn3O4，最近发现大洋底部有大量锰结核矿。在地壳中丰度
为0.1％。用铝还原软锰矿制得。
四、锰的提炼工艺
金属锰的提炼方式主要有热法(火法)和电解法(湿法)两种。热法生产的金属锰纯度不超过95～98％，并且耗能高，污染严重，已经逐渐被淘汰了，而电解法生产的金属锰纯度可达99.7～99.9％以上，污染也相对较小，现在已成为了金属锰生产的主要方式。
【专题精练】
1．(2021届永州市高三三模)以软锰矿(主要成分是MnO2，含有SiO2、Fe2O3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：
(1)“浸锰”反应中往往有副产物MnS2O6生成，温度对“浸锰”反应的影响如图所示。为减少MnS2O6的生成，“浸锰”的适宜温度是___；调pH后再过滤主要除去___元素。
(2)Mn12O19中氧元素化合价均为-2价，锰元素的化合价有两种，则Mn(Ⅲ)、Mn(Ⅳ)物质的量之比为___。生产过程中KMnO4、MnSO4•H2O按物质的量比1：5与K2S2O8反应，产物中硫元素全部以SO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：
由图可知，OMS—2与MnOx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1.47mg/L，该实验中甲醛的转化率为__(保留三位有效数字)。
【答案】(1)90℃ Fe或铁 (2) 5:1 2MnO+2S2O+10Mn2++11H2O=Mn12O19↓+4SO+22H+ (3) 钾肥 (4) OMS—2 OMS—2颗粒小，表面积大，吸附的反应物浓度更高，反应速率更快 49.2%
【解析】
(1)“浸锰”反应中往往有副产物MnS2O6生成，温度越高MnS2O6的生成率越低，“浸锰”的适宜温度是90℃；软锰矿和黄铁矿加硫酸浸出，滤液A中含有Fe2+，加入H2O2将Fe2+氧化为Fe3+，调节pH将铁元素除去得到MnSO4·H2O；
(2)Mn12O19中氧元素化合价均为-2价，设Mn (Ⅲ)为x个，则Mn (Ⅳ)为12-x，根据化合物中元素化合价代数和为0，即得3x+4(12-x)=2×19，x为10，Mn (Ⅳ)为2，Mn (Ⅲ)、Mn (Ⅳ) 物质的量之比为5:1；根据题意生产过程中的原料KMnO4、K2S2O8、MnSO4·H2O按物质的量比1:1:5反应，产物中硫元素全部以SO42-的形式存在，该反应的离子方程式为2MnO+2S2O+10Mn2++11H2O=Mn12O19↓+4SO+22H+；
(3)根据反应方程式可知，溶液B中含有的K2SO4、H2SO4，该工艺中循环使用的物质化学式是H2SO4，K2SO4在农业生产中可用作钾肥；
(4)由图像可以看出，相同温度下，OMS-2作催化剂时，因纳米级OMS-2 比MnOx表面积大，吸附的反应物浓度更高，反应速率更快，故OMS-2与MnOx相比，催化效率较高是OMS-2；
(5)设体积为VL，CO2含量由0.590mg/L升高至1.47mg/L，CO2含量增多0.88mg/L，反应生成的CO2的物质的量为，根据原子个数守恒，参与反应的甲醛的物质的量为，故该实验中甲醛的转化率为=49.2%。
2．(2021届江苏省高三调研)工业上常利用软锰矿浆(主要成分是MnO2，还含有硅、铁和少