Question

【題目】Ⅰ.工業以軟錳礦（主要成分是MnO2，含有SiO2、Fe2O3等少量雜質）為主要原料制備高性能的磁性材料碳酸錳（MnCO3）。其工業流程如下：

(1)浸錳過程中Fe2O3與SO2反應的離子方程式為Fe2O3+SO2+2H+=2Fe2++SO42-+H2O，該反應是經歷以下兩步反應實現的。

ⅰ：Fe2O3+6H+ =2Fe3++3H2O

ⅱ：____________________________________________（離子方程式）。

(2)過濾Ⅰ所得濾液中主要存在的兩種金屬陽離子為____________（填離子符號）。

(3)氧化過程中被MnO2氧化的物質有（寫化學式）：____________________。

(4) “浸錳”反應中往往有副產物MnS2O6生成，溫度對“浸錳”反應的影響如圖所示，為減少MnS2O6的生成，“浸錳”的適宜溫度是_________；向過濾Ⅱ所得的濾液中加入NH4HCO3溶液時溫度不宜太高的原因是______________________。

(5).加入NH4HCO3溶液后，生成MnCO3沉淀，同時還有氣體生成，寫出反應的離子方程式：_______________________________________________________。

Ⅱ.重金屬元素鉻的毒性較大，含鉻廢水需經處理達標后才能排放。

酸性條件下，六價鉻主要以Cr2O72-形式存在，工業上常用電解法處理含Cr2O72-的廢水。實驗室用如圖裝置模擬處理含Cr2O72-廢水，陽極反應式Fe-2e-=Fe2+，陰極反應式2H++2e-=H2↑隨著電解進行，陰極附近pH升高。

(1)電解時能否用Cu電極來代替Fe電極?____(填“能”或“不能”)，理由是______________________。

(2)電解時陽極附近溶液中Cr2O72-轉化為Cr3+的離子方程式為______________________________。

(3)上述反應得到的金屬陽離子在陰極區可沉淀完全，從其對水的電離平衡影響角度解釋其原因__________________________。

Answer 1

【答案】2Fe3++SO2 +2H2O = 2Fe2++SO42－+4H+ Fe2+、Mn2+ Fe2+、SO2 90℃ 防止NH4HCO3受熱分解，提高原料利用率 Mn2++2HCO3－=MnCO3↓+CO2↑+H2O 不能 因陽極產生的Cu2+不能使Cr2O72還原到低價態 6Fe2++Cr2O72+14H+ = 6Fe3++2Cr3++7H2O 水中的H+在陰極區放電，H+濃度減小促使水的電離平衡H2OH++OH向右移動，陰極區OH濃度增大與金屬陽離子在陰極區結合而沉淀完全

【解析】

Ⅰ(1)根據總反應減去第ⅰ個反應：2Fe3++SO2 +2H2O = 2Fe2++SO42－+4H+。

(2)浸錳過程中二氧化錳和二氧化硫發生氧化還原反應，因此過濾Ⅰ所得濾液中主要存在的兩種金屬陽離子為Fe2+、Mn2+。

(3)氧化過程中被MnO2氧化的物質主要是過量的二氧化硫和Fe2+。

(4)根據圖可知，90℃時，MnS2O6的生成率低，錳浸出率高，溫度再高，變化不大，則“浸錳”的適宜溫度是90℃，NH4HCO3受熱易分解，溫度不宜太高，防止NH4HCO3受熱分解，提高原料利用率。

(5)加入NH4HCO3溶液后，發生徹底的雙水解，生成MnCO3沉淀，同時還有氣體生成。

Ⅱ(1)銅失去電子得到的陽離子是銅離子，該離子不具有還原性，不能和重鉻酸根之間發生反應。

(2)Cr2O72－具有強氧化性，可以將亞鐵離子氧化為鐵離子，自身被還原為2Cr3+，因此寫出離子方程式。

(3)水中的H+在陰極區放電，H+濃度減小促使水的電離平衡H2OH++OH向右移動，陰極區OH。

Ⅰ(1)根據總反應減去第ⅰ個反應：2Fe3++SO2 +2H2O = 2Fe2++SO42－+4H+，故答案為：2Fe3++ SO2 + 2H2O = 2Fe2++SO42－+4H+。

(2)浸錳過程中二氧化錳和二氧化硫發生氧化還原反應，因此過濾Ⅰ所得濾液中主要存在的兩種金屬陽離子為Fe2+、Mn2+，故答案為：Fe2+、Mn2+。

(3)氧化過程中被MnO2氧化的物質主要是過量的二氧化硫和浸錳過程中生成的Fe2+，故答案為：Fe2+、SO2。

(4)根據圖可知，90℃時，MnS2O6的生成率低，錳浸出率高，溫度再高，變化不大，則“浸錳”的適宜溫度是90℃，NH4HCO3受熱易分解，溫度不宜太高，防止NH4HCO3受熱分解，提高原料利用率，故答案為：90℃；防止NH4HCO3受熱分解，提高原料利用率。

(5)加入NH4HCO3溶液后，發生徹底的雙水解，生成MnCO3沉淀，同時還有氣體生成，寫出反應的離子方程式：Mn2++2HCO3－=MnCO3↓+CO2↑+H2O，故答案為；Mn2++2HCO3－= MnCO3↓+CO2↑+H2O。

Ⅱ(1)銅失去電子得到的陽離子是銅離子，該離子不具有還原性，不能和重鉻酸根之間發生反應，故答案為：不能；因陽極產生的Cu2+不能使Cr2O72還原到低價態。

(2)Cr2O72－具有強氧化性，可以將亞鐵離子氧化為鐵離子，自身被還原為2Cr3+，因此離子方程式為6Fe2++Cr2O72+14H+ = 6Fe3++2Cr3++7H2O，故答案為：6Fe2++Cr2O72+14H+= 6Fe3+ + 2Cr3++7H2O。

(3)水中的H+在陰極區放電，H+濃度減小促使水的電離平衡H2OH++OH向右移動，陰極區OH，故答案為：水中的H+在陰極區放電，H+濃度減小促使水的電離平衡H2OH++OH向右移動，陰極區OH濃度增大與金屬陽離子在陰極區結合而沉淀完全。