Question

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）（5分）已知不同金屬離子生成氫氧化物沉淀所需的pH如下表：

加氨水調節溶液的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。實際生產中，陽極以稀硫酸為電解液，陽極的電極反應式為                     。
（5）該工藝之所以采用陰離子交換膜，是為了防止Mn²⁺進入陽極區發生副反應生成MnO₂造成資浪費，寫出該副反應的電極反應式                                  。

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）負極 4OH^-－4e^-＝O₂↑＋2H₂O（5）Mn²⁺＋2H₂O－2e^-＝MnO₂＋4H⁺

解析試題分析：（1）碳酸鹽遇到比碳酸酸性強的酸會溶解，在足量酸中生成CO₂，故反應式MnCO₃＋2H⁺＝Mn²⁺＋CO₂↑＋H₂O（2）MnO₂在酸性條件下被二價鐵還原為Mn²⁺。溶液中Fe²⁺被MnO₂氧化成Fe³⁺，使MnO₂轉化為Mn²⁺（3）由題可知Fe³⁺ Al³⁺沉淀沉淀完全的pH為3.7和4.7，生成沉淀Al(OH)₃和Fe(OH)₃，而Fe²⁺在氨水中與氧氣也緩慢氧化為Fe(OH)₃，而濾液中的陽離子為H⁺、Mn²⁺、Mg²⁺、NH₄⁺（4）電解溶液中陰離子向陽極移動，故A電極為負極；電解池中陽極吸引陰離子,發生氧化反應化合價升高，故陽極電極反應式為4OH^-－4e^-＝O₂↑＋2H₂O；（5）陽極發生氧化反應，故Mn²⁺＋2H₂O－2e^-＝MnO₂＋4H⁺
考點：電解原理的應用實驗；氧化還原反應的配平