Question

【題目】以電解法生產金屬錳產生的陽極泥中，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。本工藝采用富含纖維素的木屑在較濃硫酸的作用下，膨脹、水解，生成葡萄糖；酸性條件下，葡萄糖與陽極泥中的二氧化錳反應生成可溶性的硫酸錳。

回答下列問題：

（1）工業上電解硫酸錳的水溶液生產金屬錳，陽極的電極反應式為__________。

（2）配平“浸出”步驟中發生反應的化學方程式：C6 H12O6+_____MnO2+_____H2SO4=____MnSO4+____CO2↑+____H2O，_____________________

（3）若取消“除酸”操作步驟，將會產生______氣體（寫化學式）而污染環境。

（4）本工藝的一種副產品是重要的農業生產資料，寫出其化學式：__________。

（5）取一定量的陽極泥進行實驗分析，得到如右圖象。硫酸的最合適用量為_____mL，若再增加硫酸的用量，將會導致________。(寫化學式)的消耗量增大。

（6）某陽極泥中MnO2的質量分數為50.0%，將174 g該陽極泥與320 g濃鹽酸(溶質質量分數為36.5%)混合加熱，則產生的氯氣在標準狀況下應少于_____L（精確到0.1，假設陽極泥中的其他成分不參與反應）。

Answer 1

【答案】 4OH- -4e- =2H2O+O2↑ 12，12，12，6，18 H2S或SO2 (NH4)2SO4 28 CaCO3 17. 9

【解析】（1）工業上電解硫酸錳的水溶液生產金屬錳，陽極的電極反應式為4OH- -4e- =2H2O+O2↑。

（2） “浸出”步驟中發生反應的化學方程式為C6H12O6+12MnO2+12H2SO4=12MnSO4+6CO2↑+18H2O。

（3）若取消“除酸”操作步驟，后面加入硫化銨除重金屬時，較濃的硫酸既有酸性又有強氧化性，其與硫化銨反應將會產生H2S或SO2氣體而污染環境。

（4）本工藝的一種副產品硫酸銨是重要的農業生產資料，其化學式為(NH4)2SO4。

（5）由圖象可知，硫酸的用量為28mL時，錳的浸出率最高，所以硫酸的最合適用量為28mL，若再增加硫酸的用量，將會導致后續除酸劑CaCO3的消耗量增大。

（6）174 g該陽極泥含MnO2的質量為87g，其物質的量為1mol；320 g濃鹽酸(溶質質量分數為36.5%)含HCl的物質的量為3.2mol，由反應的化學方程式可知，濃鹽酸不足，而且濃鹽酸反應一段時間后其濃度減小到一定程度后，就不再反應了，則產生的氯氣的物質的量要小于n(HCl)，即小于0.8mol，在標準狀況下氯氣的體積應少于17. 9L。