Question

【題目】某種碳酸錳礦的主要成分有MnCO3、MnO2、FeCO3、MgO、SiO2、Al2O3等．已知碳酸錳難溶于水．一種運(yùn)用陰離子膜電解法的新技術(shù)可用于從碳酸錳礦中提取金屬錳，流程如圖1：陰離子膜法電解裝置如圖2所示：

(1)寫出用稀硫酸溶解碳酸錳反應(yīng)的離子方程式______．

(2)已知不同金屬離子生成氫氧化物沉淀所需的pH如表：

離子	Fe3+	Al3+	Fe2+	Mn2+	Mg2+
開始沉淀的pH	2.7	3.7	7.0	7.8	9.3
沉淀完全的pH	3.7	4.7	9.6	9.8	10.8

加氨水調(diào)節(jié)溶液的pH等于6，則濾渣的成分是______，濾液中含有的陽離子有H+和______．

(3)在浸出液里錳元素只以Mn2+的形式存在，且濾渣中也無MnO2，請(qǐng)解釋原因______．

(4)電解裝置中箭頭表示溶液中陰離子移動(dòng)的方向，則A電極是直流電源的______極．實(shí)際生產(chǎn)中，陽極以稀硫酸為電解液，陽極的電極反應(yīng)式為______．

(5)該工藝之所以采用陰離子交換膜，是為了防止Mn2+進(jìn)入陽極區(qū)發(fā)生副反應(yīng)生成MnO2造成資源浪費(fèi)，寫出該副反應(yīng)的電極反應(yīng)式______．

Answer 1

【答案】MnCO3+2H+=Mn2++CO2↑＋H2O Al(OH)3、Fe(OH)3 Mn2+、Mg2+、NH4+ MnO2在酸性條件下被二價(jià)鐵還原為Mn2+ 負(fù) 2H2O-4e－＝O2↑＋4H+ Mn2+-2e－＋2H2O＝MnO2＋4H+

【解析】

將碳酸錳礦粉溶于稀硫酸中MnCO3、FeCO3、MgO、Al2O3都和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鹽，酸性條件下，MnO2被亞鐵離子還原生成Mn2+，SiO2以沉淀析出，然后向浸出液中先加雙氧水、再加氨水，并調(diào)節(jié)溶液的pH到6，根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，pH=6時(shí)，Al3+、Fe3+完全轉(zhuǎn)化為沉淀，溶液中存在Mn2+、Mg2+、NH4+，則濾渣為Al(OH)3、Fe(OH)3，然后進(jìn)一步精制，再利用陰離子交換膜電解，從而得到金屬Mn。

(1)碳酸錳和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸錳、二氧化碳和水，離子方程式為MnCO3+2H+=Mn2++CO2↑＋H2O；

(2)加入雙氧水時(shí)將亞鐵離子氧化為鐵離子，根據(jù)氫氧化物沉淀需要的pH表知pH=6時(shí)，Al3+、Fe3+完全轉(zhuǎn)化為沉淀，溶液中存在Mn2+、Mg2+、NH4+，則濾渣為Al(OH)3、Fe(OH)3；

(3)酸性條件下，MnO2被亞鐵離子還原生成Mn2+，亞鐵離子被氧化生成Fe3+，所以在浸出液里錳元素只以Mn2+的形式存在，且濾渣中也無MnO2；

(4)根據(jù)陰離子移動(dòng)方向知，左邊電極是陰極、右邊電極是陽極，則連接陰極的電極A是電源負(fù)極，陽極上氫氧根離子放電生成氧氣，電極反應(yīng)式為2H2O-4e－＝O2↑＋4H+；

(5)錳離子不穩(wěn)定，易被氧氣氧化生成二氧化錳，所以陽極反應(yīng)的副反應(yīng)為Mn2+-2e－＋2H2O＝MnO2＋4H+。