Question

以電解法生產(chǎn)金屬錳產(chǎn)生的陽極泥中，其錳含量高達40%～50%，主要成分為MnO₂的水合物，且含有顯著量的Pb²⁺、Sn²⁺等重金屬雜質(zhì)．本工藝采用的木屑富含的纖維素在較濃硫酸的作用下膨脹、水解生成還原糖，酸性條件下，可與二氧化錳反應(yīng)生成可溶性的硫酸錳．

（1）工業(yè)上電解硫酸錳的水溶液生產(chǎn)金屬錳，陽極的電極反應(yīng)式為

 

．
（2）寫出木屑水解反應(yīng)的化學(xué)方程式：

 

配平浸出步驟反應(yīng)方程式C₆H₁₂O₆+

 

MnO₂+

 

H₂SO₄→

 

MnSO₄+

 

CO₂+

 

H₂O
（3）若取消除酸操作步驟，將會產(chǎn)生

 

氣體（填化學(xué)式）而污染環(huán)境；
（4）本工藝的一種副產(chǎn)品是重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料，寫出其化學(xué)式

 

；
（5）取一定量的陽極泥進行實驗分析，得到如圖象．硫酸的最合適用量為

 

mL，若再增加硫酸的用量，將會導(dǎo)致

 

（填化學(xué)式）的消耗量增大．

（6）某陽極泥中MnO₂（相對分子質(zhì)量為87）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50.0%，將174g該陽極泥與320g36.5%的濃鹽酸混合加熱，則產(chǎn)生的氯氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下應(yīng)少于

 

L．（假設(shè)陽極泥中的其它成分不參與反應(yīng)）

Answer 1

考點：電解原理

專題：電化學(xué)專題

分析：木屑富含的纖維素在較濃硫酸的作用下膨脹、水解生成還原糖，酸性條件下，可與二氧化錳反應(yīng)生成可溶性的硫酸錳，加入碳酸鈣除去酸，加入硫化銨除去Pb²⁺、Sn²⁺等重金屬雜質(zhì)，褪色過濾后得到濾液，蒸發(fā)結(jié)晶，干燥得到晶體；
（1）依據(jù)電解原理的分析判斷，陽極上溶液中氫氧根離子失電子生成氧氣；
（2）木屑成分是纖維素，水解生成葡萄糖；依據(jù)氧化還原反應(yīng)元素化合價變化結(jié)合電子守恒配平書寫離子方程式；
（3）依據(jù)酸和金屬、硫化氨反應(yīng)生成污染性氣體分析；
（4）依據(jù)流程分析副產(chǎn)品成分為硫酸銨；
（5）圖象分析，錳的浸出率在28ml硫酸時最大，若再增加硫酸的用量，溶液酸度高，中和時消耗碳酸鈣增多，增加工業(yè)化成本；
（6）依據(jù)二氧化錳和濃鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式計算．

解答： 解：（1）工業(yè)上電解硫酸錳的水溶液生產(chǎn)金屬錳，陽極的電極反應(yīng)為溶液中氫氧根離子失電子生成氧氣，電極反應(yīng)4OH^--4e^-=O₂+2H₂O或2H₂O-4e^-=O₂+4H⁺，
故答案為：4OH^--4e^-=O₂+2H₂O或2H₂O-4e^-=O₂+4H⁺；
（2）木屑成分是纖維素，水解生成葡萄糖，反應(yīng)的化學(xué)方程式：（C₆H₁₀O₅）n+nH₂O

硫酸

 nC₆H₁₂O₆；二氧化錳具有氧化性，葡萄糖具有還原性，硫酸溶液中反應(yīng)生成硫酸錳，二氧化碳和水，依據(jù)氧化還原反應(yīng)元素化合價變化結(jié)合電子守恒配平可知離子方程式為C₆H₁₂O₆+12MnO₂+12H₂SO₄=12MnSO₄+6CO₂+18H₂O，
故答案為：（C₆H₁₀O₅）n+nH₂O

硫酸

 nC₆H₁₂O₆；12；12；12；6；18；
（3）若取消除酸操作步驟，酸和加入的硫化銨會生成硫化氫有毒氣體，硫化氫被氧化生成二氧化硫氣體；
故答案為：H₂S或SO₂；
（4）加入的硫化銨中的銨根結(jié)合硫酸根離子結(jié)晶析出生成硫酸銨副產(chǎn)品；
故答案為：（NH₄）₂SO₄；
（5）圖象分析，錳的浸出率在28ml硫酸時最大，硫酸的最合適用量為28ml，若再增加硫酸的用量，溶液酸度高，中和時消耗碳酸鈣增多，增加工業(yè)化成本；
故答案為：28；CaCO₃；
（6）某陽極泥中MnO₂（相對分子質(zhì)量為87）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50.0%，將174g該陽極泥，含有二氧化錳物質(zhì)的量=

174g×50%

87g/mol

=1mol，320g36.5%的濃鹽酸中HCl物質(zhì)的量=

320g×36.5%

36.5g/mol

=3.2mol，混合加熱，二氧化錳過量，依據(jù)氯化氫計算，二氧化錳和濃鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式：MnO₂+4HCl

△   .

MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，產(chǎn)生的氯氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積=

3.2mol

4

×22.4L/mol≈17.9L，
故答案為：17.9．

點評：本題考查了化學(xué)提純流程分析判斷，物質(zhì)性質(zhì)理解應(yīng)用，化學(xué)方程式計算，注意加入試劑的作用和產(chǎn)物的分析判斷，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．