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(guān)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(kāi)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(wèn)題：

(1)MnO2本身不能溶于硫酸，但是在Fe2＋的作用下卻能溶解，寫(xiě)出該反應(yīng)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(zhì)是_______________(填化學(xué)式)。

(3)除雜步驟中加入的MnCO3的作用是____________________________，該過(guò)程需調(diào)節(jié)溶液pH的范圍是___________________________，若把pH調(diào)得過(guò)高，其后果是_________________________。

(4)用惰性電極進(jìn)行電解，電解剛開(kāi)始時(shí)陰極的電極反應(yīng)式為____________________，電解后陽(yáng)極的電解質(zhì)溶液可返回_______________________(填“酸浸”“除雜”或“電解”)工序繼續(xù)使用。

Answer 1

【答案】MnO2＋2Fe2＋＋4H＋＝Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O S 調(diào)節(jié)溶液的pH，使Fe3＋和Al3＋完全沉淀 5.0≤pH＜8.3 會(huì)使Al元素形成AlO2-混入溶液中而無(wú)法分離出來(lái)，且錳的產(chǎn)率會(huì)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(fā)生氧化還原反應(yīng)；

（2）根據(jù)元素守恒法結(jié)合固體的顏色作答；

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

（4）電解質(zhì)主要為硫酸錳，依據(jù)電解原理分析惰性電極中陰陽(yáng)極的放電順序，據(jù)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(huì)反應(yīng)生成淡黃色難溶于水的沉淀，為S單質(zhì)，

故答案為：S；

（3）加入的MnCO3可調(diào)節(jié)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(kāi)始沉淀的pH為8.3，則調(diào)節(jié)的pH范圍為：5.0≤pH＜8.3；

故答案為：調(diào)節(jié)溶液的pH，使Fe3＋和Al3＋完全沉淀；若把pH調(diào)得過(guò)高，氫氧化鋁沉淀會(huì)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(shù)據(jù)可看出，Mn2＋會(huì)開(kāi)始沉淀，導(dǎo)致錳的產(chǎn)率會(huì)降低，

故答案為：調(diào)節(jié)溶液的pH，使Fe3＋和Al3＋完全沉淀；5.0≤pH＜8.3；會(huì)使Al元素形成AlO2-混入溶液中而無(wú)法分離出來(lái)，且錳的產(chǎn)率會(huì)降低

（4）用惰性電極進(jìn)行電解MnSO4，陰極Mn2＋得電子發(fā)生還原反應(yīng)得到金屬錳，其電極反應(yīng)式為：Mn2＋＋2e－＝Mn，陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，其電極反應(yīng)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(fù)利用，

故答案為：Mn2＋＋2e－＝Mn；酸浸。