Question

【題目】一種以軟錳礦(主要成分為MnO2、SiO2、Al2O3)和黃鐵礦(FeS2、SiO2)為原料冶煉金屬錳的工藝流程如圖所示：

已知相關金屬離子[c(Mn＋)＝0.1mol·L－1]形成氫氧化物沉淀的pH如下：

金屬離子	Fe3＋	Mn2＋	Al3＋
開始沉淀的pH	2.7	8.3	3.2
沉淀完全的pH	3.7	9.8	5.0

回答下列問題：

(1)MnO2本身不能溶于硫酸，但是在Fe2＋的作用下卻能溶解，寫出該反應的離子方程式：____________________________。

(2)濾渣1的成分除了SiO2外，還有一種淡黃色的物質是_______________(填化學式)。

(3)除雜步驟中加入的MnCO3的作用是____________________________，該過程需調節溶液pH的范圍是___________________________，若把pH調得過高，其后果是_________________________。

(4)用惰性電極進行電解，電解剛開始時陰極的電極反應式為____________________，電解后陽極的電解質溶液可返回_______________________(填“酸浸”“除雜”或“電解”)工序繼續使用。

Answer 1

【答案】MnO2＋2Fe2＋＋4H＋＝Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O S 調節溶液的pH，使Fe3＋和Al3＋完全沉淀 5.0≤pH＜8.3 會使Al元素形成AlO2-混入溶液中而無法分離出來，且錳的產率會降低 Mn2＋＋2e－＝Mn 酸浸

【解析】

（1）MnO2具有氧化性，Fe2＋具有還原性，在酸性條件下發生氧化還原反應；

（2）根據元素守恒法結合固體的顏色作答；

（3）加入MnCO3，根據沉淀所需的pH除去Fe3＋和Al3＋，且不引入新的雜質；依據相關金屬離子形成氫氧化物沉淀的pH表格數據分析作答；

（4）電解質主要為硫酸錳，依據電解原理分析惰性電極中陰陽極的放電順序，據此回答。

（1）Fe2＋在酸性條件下將MnO2還原為Mn2＋，其離子方程式為：MnO2＋2Fe2＋＋4H＋＝Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O，

故答案為：MnO2＋2Fe2＋＋4H＋＝Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O；

（2）FeS2與硫酸會反應生成淡黃色難溶于水的沉淀，為S單質，

故答案為：S；

（3）加入的MnCO3可調節溶液的pH到合適的范圍，使Fe3＋和Al3＋完全沉淀，所需的pH值≥5.0，而Mn2＋開始沉淀的pH為8.3，則調節的pH范圍為：5.0≤pH＜8.3；

故答案為：調節溶液的pH，使Fe3＋和Al3＋完全沉淀；若把pH調得過高，氫氧化鋁沉淀會被堿性溶液溶解，生成偏鋁酸根離子，且從沉淀所需pH值表格數據可看出，Mn2＋會開始沉淀，導致錳的產率會降低，

故答案為：調節溶液的pH，使Fe3＋和Al3＋完全沉淀；5.0≤pH＜8.3；會使Al元素形成AlO2-混入溶液中而無法分離出來，且錳的產率會降低

（4）用惰性電極進行電解MnSO4，陰極Mn2＋得電子發生還原反應得到金屬錳，其電極反應式為：Mn2＋＋2e－＝Mn，陽極發生氧化反應，其電極反應式為：4OH 4e－＝O2↑＋2H2O，使溶液呈酸性，得到的硫酸溶液可返回“酸浸”工序重復利用，

故答案為：Mn2＋＋2e－＝Mn；酸浸。