Question

28（15分）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，流程如下：

陰離子膜法電解裝置如圖所示：

（1）寫出用稀硫酸溶解碳酸錳反應(yīng)的離子方程式 。

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

（3）已知不同金屬離子生成氫氧化物沉淀所需的pH如下表：

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 。

（4）電解裝置中箭頭表示溶液中陰離子移動的方向，則A電極是 極。實際生產(chǎn)中，以石墨為電極，陽極區(qū)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，寫出該副反應(yīng)的電極反應(yīng)式 。

Answer 1

（1）MnCO3＋2H+＝Mn2+＋CO2↑＋H2O

（2）MnO2在酸性條件下被二價鐵還原為Mn2+

（3）Al(OH)3、Fe(OH)3 ；Mn2+、Mg2+、NH4+

（4）負(fù)極；4OH-－4e-＝O2↑＋2H2O 或2H2O-4e-＝O2↑＋4H+

（5）Mn2+＋2H2O－2e-＝MnO2＋4H+

【解析】

試題分析：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，再加氯水，并調(diào)節(jié)溶液的pH到6，根據(jù)氫氧化物沉淀需要的pH，當(dāng)pH=6時Fe3+、Al3+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，再利用離子交換膜電解。

（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）加入雙氧水時將亞鐵離子氧化為鐵離子，根據(jù)氫氧化物沉淀需要的pH知，pH=6時Fe3+、Al3+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，濾液中含有的陽離子為H+、Mn2+、Mg2+、NH4+；（3）酸性條件下，MnO2被亞鐵離子還原，亞鐵離子被氧化生成鐵離子，所以在浸出液里錳元素只以錳離子的形式存在，且濾渣中無MnO2；（4）根據(jù)陰離子移動方向可知，左邊電極是陰極，右邊電極是陽極，則連接陰極的電極A是電源的負(fù)極，陽極上氫氧根離子放電生成氧氣，電極反應(yīng)為4OH-－4e-＝O2↑＋2H2O 或2H2O-4e-＝O2↑＋4H+；（5）錳離子不穩(wěn)定，易被氧化生成二氧化錳，所以陽極的副反應(yīng)為Mn2+＋2H2O－2e-＝MnO2＋4H+。

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用、電解原理