Question

【題目】工業(yè)上用菱錳礦(MnCO3)[含F(xiàn)eCO3、SiO2、 Cu2 (OH)2 CO3等雜質(zhì)]為原料制取二氧化錳.其工藝流程示意圖如下圖所示:

已知生成氫氧化物沉淀的pH如下表所示:

	Mn(OH)2	Fe(OH)2	Fe(OH)3	Cu(OH)2
開始沉淀時	8.3	6.3	2.7	4.7
完全沉淀時	9.8	8.3	3.7	6.7

注:金屬離子的起始濃度均為0.1mol·L—1

請回答下列問題:

(1)含雜質(zhì)的菱錳礦使用前需將其粉碎，主要目的是__________;鹽酸溶解MnCO3的化學(xué)方程式是____________________________。

(2)向溶液1中加入雙氧水時.發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是_________________。

(3)向濾液2中加入稍過量的難溶電解質(zhì)MnS，以除去Cu2+，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是_________________________。

(4)將MnCl2轉(zhuǎn)化為MnO2的一種方法是氧化法。其具體做法是用酸化的NaClO3溶液將MnCl2氧化，請完成該反應(yīng)的離子方程式:5Mn2++2ClO3—+____===____+_____+_____。

(5)將MnCl2轉(zhuǎn)化為MnO2的另一種方法是電解法.

①生成MnO2的電極反應(yīng)式是______________________。

②若在上述MnO2溶液中加入一定量的Mn(NO3 )2粉末.則無Cl2產(chǎn)生.其原因是______。

Answer 1

【答案】增大接觸面積，提高反應(yīng)速率和浸取率 MnCO3+2HCl=MnCl2+CO2↑+H2O 2Fe2++H2O2+4H2O=2Fe(OH)3↓+4H+ MnS+Cu2+=Mn2++CuS 4H2O Cl2↑ 5MnO2 8H+ Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+ 其它條件不變下，增大Mn2+濃度[或增大c（Mn2+）/c（Cl-）]，有利于Mn2+放電（不利于Cl-放電）

【解析】

用菱錳礦（MnCO3）［含FeCO3、SiO2、Cu2(OH) 2CO3等雜質(zhì)］為原料制取二氧化錳，需要分離除雜，結(jié)合流程圖分析各步所加試劑及反應(yīng)。菱錳礦加稍過量鹽酸二氧化硅不反應(yīng)，濾渣1則為SiO2，加雙氧水氧化Fe2+,調(diào)pH至4，沉淀Fe3+,加MnS固體沉淀Cu2+,最后得到MnO2,以此解題。

菱錳礦用鹽酸酸浸，MnCO3、FeCO3、Cu2(OH)2CO3與鹽酸反應(yīng)，SiO2不與鹽酸反應(yīng)，過濾得到濾渣1為SiO2，濾液1中含有氯化鎂、氯化亞鐵、氯化銅及剩余的HCl，向濾液中加入生石灰，調(diào)節(jié)溶液pH=4，加入過氧化氫將溶液中Fe2+氧化為Fe3+，在pH=4時氧化得到Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀，過濾除去，濾液2中加入MnS，將溶液中Cu2+氧化為CuS沉淀過濾除去，濾液3中為MnCl2，經(jīng)系列轉(zhuǎn)化得到MnO2，

（1）將菱錳礦粉碎，可以增大接觸面積，提高反應(yīng)速率和浸取率；碳酸鎂與鹽酸反應(yīng)生成氯化鎂、二氧化碳與水，反應(yīng)方程式為：MnCO3+2HCl=MnCl2+CO2↑+H2O；

（2）加入過氧化氫將溶液中Fe2+氧化為Fe3+，在pH=4時氧化得到Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀，根據(jù)電荷守恒有氫離子生成，反應(yīng)離子方程式為：2Fe2++H2O2+4H2O=2Fe(OH)3↓+4H+；

（3）MnS與氯化銅反應(yīng)轉(zhuǎn)化更難溶的CuS，反應(yīng)離子方程式為：MnS+Cu2+=Mn2++CuS；

（4）用酸化的NaClO3溶液將MnCl2氧化得到MnO2，Mn元素發(fā)生氧化反應(yīng)，則Cl元素發(fā)生還原反應(yīng)生成Cl2，由于在酸性條件下反應(yīng)，根據(jù)電荷守恒可知，生成物中有H+生成，根據(jù)H元素守恒，可知反應(yīng)物中缺項物質(zhì)為H2O，配平后離子方程式為：5Mn2++2ClO3-+4H2O=Cl2↑+5MnO2+8H+；

（5）①由題意可知，Mn2+轉(zhuǎn)化為MnO2，發(fā)生氧化反應(yīng)，由O元素守恒可知有水參加反應(yīng)，由電荷守恒可知應(yīng)有H+生成，電極反應(yīng)式為：Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+；

②Mn2+、Cl-都在陽極放電，二者為競爭關(guān)系，增大Mn2+濃度[或增大c（Mn2+）/c（Cl-）]，有利于Mn2+放電（不利于Cl-放電）。