Question

【題目】二氧化錳在工業上具有重要的作用，工業上可利用菱錳礦(主要成分為MnCO3、SiO2、FeCO3以及少量CuO)制取。制備流程如圖所示：

(1)酸浸過程中，MnCO3溶解的離子方程式為______，選擇用硫酸而不選擇鹽酸溶解，除了鹽酸揮發造成設備腐蝕以外，另一個原因是________。

(2)濾渣3的主要成分是________，除鐵的過程中，應該先加________(填“生石灰”或“雙氧水”)，原因是__________。

(3)用惰性電極對過濾3得到的濾液進行電解，得到MnO2，寫出電解過程中陽極電極反應式：__________。

Answer 1

【答案】MnCO3＋2H＋=Mn2＋＋CO2↑＋H2O 若改用鹽酸，引入的Cl－在電解過程中產生Cl2，耗費能源且污染環境 Fe2S3和CuS 雙氧水 后加CaO，CaO和水反應放熱，使雙氧水分解 Mn2＋－2e－＋2H2O=MnO2＋4H＋

【解析】

向菱錳礦中加入硫酸，礦石中的MnCO3、FeCO3、和少量CuO可以發生反應，進入濾液1中，濾渣1為SiO2；向濾液1中加入生石灰和雙氧水，雙氧水可以將Fe2+還原為Fe3+，生石灰溶于水發生反應放熱，使未完全反應的雙氧水分解，同時生成的Ca(OH)2可以中和過量的硫酸，過濾；向濾液2中加入MnS，可使上步沒有沉淀的Fe3+和Cu2+轉化為Fe2S3和CuS沉淀，濾渣3主要為Fe2S3和CuS，據此回答。

（1）MnCO3為碳酸鹽，可以和酸發生反應生成Mn2+、H2O和CO2，離子方程式為MnCO3＋2H＋=Mn2＋＋CO2↑＋H2O；在酸浸過程中應選用硫酸，因為用鹽酸的時候，最終產物里含有Cl-在電解的過程中易失去電子生成Cl2，污染環境、浪費能源；

（2）反應2中加入MnS目的是除去體系中少量的Fe3+和Cu2+，發生的相應反應為MnS(s)+Cu2+=Mn2++CuS(s)、3MnS(s)+2Fe3+=Fe2S3(s)+3Mn2+，故濾渣3主要成分為Fe2S3和CuS；除鐵過程中應先加入雙氧水氧化Fe2+，隨后加入CaO，CaO與水反應放熱，可以將未參加反應的雙氧水分解；

（3）利用惰性電極電解MnCl2制備MnO2，Mn2+失去電子與體系中的水發生反應，電極方程式為Mn2+-2e-＋2H2O=MnO2+4H+。