Question

12．工業(yè)上用菱錳礦（MnCO₃）[含F(xiàn)eCO₃、SiO₂、Cu₂（OH）₂CO₃等雜質(zhì)]為原料制取二氧化錳，其流程示意圖如下：

已知：生成氫氧化物沉淀的pH

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

注：金屬離子的起始濃度為0.1mol/L
回答下列問(wèn)題：
（1）含雜質(zhì)的菱錳礦使用前需將其粉碎，主要目的是增大接觸面積，提高反應(yīng)速率；鹽酸溶解MnCO₃的化學(xué)方程式是MnCO₃+2HCl=MnCl₂+CO₂↑+H₂O；
（2）向溶液1中加入雙氧水時(shí)，反應(yīng)的離子方程式是2Fe²⁺+H₂O₂+4H₂O=2Fe（OH）₃↓+4H⁺；
（3）濾液2中加入稍過(guò)量的難溶電解質(zhì)MnS，以除去Cu²⁺，反應(yīng)的離子方程式是MnS+Cu²⁺=Mn²⁺+CuS；
（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，該反應(yīng)的離子方程式為：5Mn²⁺+2ClO₃^-+4H₂O=Cl₂↑+5MnO₂+8H⁺；
（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Mn²⁺-2e^-+2H₂O=MnO₂+4H⁺；
②若在上述MnCl₂溶液中加入一定量的Mn（NO₃）₂粉末，則無(wú)Cl₂產(chǎn)生．其原因是其它條件不變下，增大Mn²⁺濃度[或增大c（Mn²⁺）/c（Cl^-）]，有利于Mn²⁺放電（不利于Cl^-放電）．

Answer 1

分析 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(guò)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?yàn)V液中加入生石灰，調(diào)節(jié)溶液pH=4，加入過(guò)氧化氫將溶液中Fe²⁺氧化為Fe³⁺，在PH=4時(shí)氧化得到Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀，過(guò)濾除去，濾液2中加入MnS，將溶液中Cu²⁺氧化為CuS沉淀過(guò)濾除去，濾液3中為MnCl₂，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；碳酸鎂與鹽酸反應(yīng)生成氯化鎂、二氧化碳與水；
（2）加入過(guò)氧化氫將溶液中Fe²⁺氧化為Fe³⁺，在PH=4時(shí)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；
（3）MnS與氯化銅反應(yīng)轉(zhuǎn)化更難溶的CuS，同時(shí)得到氯化鎂；
（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(xiàng)物質(zhì)為H₂O，結(jié)合電荷守恒、原子守恒配平；
（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；
②其它條件不變下，增大Mn²⁺濃度，有利于Mn²⁺放電．

解答 解：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(guò)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?yàn)V液中加入生石灰，調(diào)節(jié)溶液pH=4，加入過(guò)氧化氫將溶液中Fe²⁺氧化為Fe³⁺，在PH=4時(shí)氧化得到Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀，過(guò)濾除去，濾液2中加入MnS，將溶液中Cu²⁺氧化為CuS沉淀過(guò)濾除去，濾液3中為MnCl₂，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；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，
故答案為：增大接觸面積，提高反應(yīng)速率；MnCO₃+2HCl=MnCl₂+CO₂↑+H₂O；
（2）加入過(guò)氧化氫將溶液中Fe²⁺氧化為Fe³⁺，在PH=4時(shí)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⁺，
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+4H₂O=2Fe（OH）₃↓+4H⁺；
（3）MnS與氯化銅反應(yīng)轉(zhuǎn)化更難溶的CuS，同時(shí)得到氯化鎂，反應(yīng)離子方程式為：MnS+Cu²⁺=Mn²⁺+CuS，
故答案為：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(xiàng)物質(zhì)為H₂O，配平后離子方程式為：5Mn²⁺+2ClO₃^-+4H₂O=Cl₂↑+5MnO₂+8H⁺，
故答案為：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⁺，
故答案為：Mn²⁺-2e^-+2H₂O=MnO₂+4H⁺；
②Mn²⁺、Cl^-都在陽(yáng)極放電，二者為競(jìng)爭(zhēng)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），
故答案為：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）．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了制備方案的設(shè)計(jì)、物質(zhì)的分離與提純方法，題目難度中等，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康�、�?shí)驗(yàn)原理為解答關(guān)鍵，注意掌握化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作方法，試題知識(shí)點(diǎn)較多、綜合性較強(qiáng)，充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/p>