Question

【題目】利用菱錳礦（主要成分是MnCO3，含少量A12O3、Fe2O3、FeO、CaO、MgO等）為原料制備MnO2的工藝流程如下：

已知：①25℃時，

②相關金屬離子形成氫氧化物沉淀pH范圍如下：

（1）“除雜1”中加入適量MnO2的作用是____，應調節溶液pH不小于____。

（2）“除雜2”的主要目的將Ca2+、Mg2+轉化為相應的氟化物沉淀而除去，除去Ca2+的離子方程式為____，該反應的平衡常數為____。

（3）“沉錳”中生成Mn（OH）2'MnCO3沉淀的離子方程式為____，“母液”經加熱等系列操作后可返回“____”工序循環使用。

（4）以MnSO4-（NH4）2SO4為電解質溶液，利用下圖裝置可同時制備金屬錳和MnO2。離子交換膜a為____，陽極電極反應式為____。

Answer 1

【答案】把Fe2+氧化為Fe3+ 5.2 MnF2(s)+ Ca2+(aq) Mn2+(aq)+ CaF2(s) 3.53×107 2Mn2++3CO32-+2H2O= Mn(OH)2·MnCO3+2HCO3- 焙燒 陰離子交換膜 Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+

【解析】

根據流程圖，“酸浸”后的溶液中含有Mn2+、Al3+、Fe2+、Fe3+、Mg2+、Ca2+，加入適量MnO2把Fe2+氧化為Fe3+，調節pH，除去Al3+、Fe3+，加入MnF2除去Mg2+、Ca2+，濾液中通入碳酸銨溶液沉錳。

（1）二氧化錳具有氧化性，“除雜1”中加入適量MnO2的作用是把Fe2+氧化為Fe3+，為使Al3+、Fe3+沉淀完全，應調節溶液pH不小于5.2。

（2）“除雜2”的主要目的將Ca2+、Mg2+轉化為相應的氟化物沉淀而除去，除去Ca2+的離子方程式為MnF2(s)+ Ca2+(aq) Mn2+(aq)+ CaF2(s)，該反應的平衡常數3.53×107。

（3）“沉錳”是MnCl2與碳酸銨反應生成Mn(OH)2·MnCO3，根據電荷守恒、質量守恒，反應的離子方程式為2Mn2++3CO32-+2H2O= Mn(OH)2·MnCO3+2HCO3-，“母液”含有氯化銨，經加熱等系列操作后可返回“焙燒”工序循環使用。

（4）以MnSO4-(NH4)2SO4為電解質溶液制備金屬錳和MnO2。根據圖示，離子透過交換膜向陽極移動，離子交換膜a陰離子交換膜，陽極錳離子失電子發生氧化反應生成二氧化錳，電極反應式為Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+。