Question

【題目】用軟錳礦(MnO2)、黃鐵礦(FeS2)酸浸生產硫酸錳（MnSO4）,并進一步電解制取電解二氧化錳(EMD)的工藝流程如下:

I.將軟錳礦、黃鐵礦和硫酸按一定比例放入反應釜中，攪拌，加熱保溫反應一定時間。

II.向反應釜中加入MnO2、CaCO3試劑，再加入Na2S溶液除掉浸出液中的重金屬。

III.過濾，向濾液中加入凈化劑進一步凈化，再過濾，得到精制MnSO4溶液。

IV.將精制MnSO4溶液送入電解槽，電解制得EMD。

請回答下列問題:

(1)步驟I中攪拌、加熱的目的是________。完成酸浸過程中反應的離子方程式:

FeS2+MnO2+_____=Mn2++Fe2++ S + SO42-+____

(2)加入CaCO3將浸出液pH調至pH=5，從而除掉鐵，請解釋用CaCO3除鐵的原理:________。（結合離子方程式解釋）

(3)步驟IV中用如圖所示的電解裝置電解精制的MnSO4溶液，生成EMD的是__極(填“a”或“b”)，生成EMD的電極反應式是_________。

(4)EMD可用作堿性鋅錳電池的材料。已知堿性鋅錳電池的反應式為:Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2。

下列關于堿性鋅錳電池的說法正確的是_______(填字母序號)。

A.堿性鋅錳電池是二次電池

B.堿性鋅錳電池將化學能轉化為電能

C.正極反應為:2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-

D.堿性鋅錳電池工作時，電子由MnO2經外電路流向Zn極

Answer 1

【答案】 加快反應速率，充分接觸 1 4 8H+ 4 1 1 4H2O Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+，加入CaCO3后，由于CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O，使得Fe3+的水解平衡向正反應方向移動，Fe3+轉化為Fe(OH)3沉淀而被除去 b Mn2++2H2O﹣2e﹣=MnO2+4H+ BC

【解析】（1）將軟錳礦、黃鐵礦和硫酸按一定比例放入反應釜中，攪拌，加熱，加熱溫度升高，反應速率加快，攪拌可以使反應物充分接觸；FeS2反應生成Fe2+、S、SO42-，S元素的化合價升高8價，MnO2中Mn元素的化合價降低2價，則FeS2與MnO2的計量數之比為1：4，結合原子守恒得到方程式為：FeS2+4MnO2+8H+═4Mn2++Fe2++S+SO42-+4H2O；故答案為：加快反應速率，充分接觸；1；4；8H+；4；1；1；4H2O；

（2）在溶液中存在水解平衡：Fe3++3H2O Fe（OH）3+3H+，加入CaCO3后，由于CaCO3（s） Ca2+（aq）+CO32-（aq），CO32-+2H+═CO2↑+H2O，溶液中氫離子濃度減小，使得Fe3+的水解平衡向正反應方向移動，因此Fe3+轉化為Fe（OH）3沉淀而被除去；故答案為： Fe3++3H2O Fe（OH）3+3H+，加入CaCO3后，由于CaCO3（s） Ca2+（aq）+CO32-（aq），CO32-+2H+═CO2↑+H2O，使得Fe3+的水解平衡向正反應方向移動，Fe3+轉化為Fe（OH）3沉淀而被除去；

（3）錳離子在陽極失電子生成二氧化錳，b極與正極相連為陽極，所以二氧化錳在b極生成；其電極反應式為：Mn2++2H2O-2e-═MnO2+4H+；故答案為：b； Mn2++2H2O-2e-═MnO2+4H+；

（4）A．鋅錳干電池不能充電，完全放電后不能再使用，屬于一次電池，故A錯誤；B．原電池裝置是向外提供電能的裝置，其能量轉化為化學能轉化為電能，故B正確；C．正極上二氧化錳得電子發生還原反應，電極反應式為MnO2+e-+H2O═MnO（OH）+OH-，故C正確；D．電子從負極沿導線流向正極，而電流從正極沿著導線流向負極，則電子由Zn極經外電路流向MnO2，故D錯誤．故答案為：BC。