Question

【題目】工業(yè)上用菱錳礦（MnCO3）［含F(xiàn)eCO3、SiO2、Cu2(OH) 2CO3等雜質(zhì)］為原料制取二氧化錳，其流程示意圖如下：

已知：生成氫氧化物沉淀的pH

	Mn(OH)2	Fe(OH)2	Fe(OH)3	Cu(OH)2
開(kāi)始沉淀時(shí)	8.3	6.3	2.7	4.7
完全沉淀時(shí)	9.8	8.3	3.7	6.7

注：金屬離子的起始濃度為0.1 mol/L

回答下列問(wèn)題：

（1）含雜質(zhì)的菱錳礦使用前需將其粉碎，主要目的是_________。鹽酸溶解MnCO3的化學(xué)方程式是_________。

（2）向溶液1中加入雙氧水時(shí)，反應(yīng)的離子方程式是___________。

（3）濾液2中加入稍過(guò)量的難溶電解質(zhì)MnS，以除去Cu2+，反應(yīng)的離子方程式是__________。

（4）將MnCl2轉(zhuǎn)化為MnO2的一種方法是氧化法。用酸化的NaClO3溶液將MnCl2氧化生成MnO2和Cl2，該反應(yīng)的離子方程式為___________。

（5）將MnCl2轉(zhuǎn)化為MnO2的另一種方法是電解法。

① 生成MnO2的電極反應(yīng)式是___________。

② 若直接電解MnCl2溶液，生成MnO2的同時(shí)會(huì)產(chǎn)生少量Cl2。檢驗(yàn)Cl2的操作是_________。

③ 若在上述MnCl2溶液中加入一定量的Mn(NO3)2粉末，則無(wú)Cl2產(chǎn)生。其原因是_________。

Answer 1

【答案】 增大接觸面積，提高反應(yīng)速率 MnCO3+2HCl=MnCl2+CO2↑+H2O 2Fe2+＋H2O2＋4H2O=2Fe(OH)3↓＋4H+ MnS＋Cu2＋＝Mn2＋＋CuS 5Mn2＋＋2ClO3-＋4H2O＝Cl2↑＋5MnO2＋8H＋ Mn2＋－2e-＋2H2O＝MnO2＋4H+ 將潤(rùn)濕的淀粉碘化鉀試紙置于陽(yáng)極附近，若試紙變藍(lán)則證明有Cl2生成 其它條件不變下，增大Mn2+濃度，有利于Mn2+放電

【解析】分析：用菱錳礦（MnCO3）［含F(xiàn)eCO3、SiO2、Cu2(OH) 2CO3等雜質(zhì)］為原料制取二氧化錳，需要分離除雜，結(jié)合流程圖分析各步所加試劑及反應(yīng)。菱鎂礦加稍過(guò)量鹽酸二氧化硅不反應(yīng)，濾渣1則為SiO2，加雙氧水氧化Fe2+,調(diào)pH至4，沉淀Fe3+,加MnS固體沉淀Cu2+,最后得到MnO2,以此解題。

詳解：（1）將含有雜質(zhì)的菱鎂礦粉碎是為了增大反應(yīng)物的接觸面積，提高反應(yīng)速率；鹽酸與MnCO3反應(yīng)，生成MnCl2、CO2和H2O；反應(yīng)方程式為MnCO3+2HCl=MnCl2+CO2↑+H2O。

（2）H2O2具有氧化性，可將溶液中的Fe2+氧化。此時(shí)溶液呈酸性，因Fe(OH)3在pH較小時(shí)就能生成，故在一定濃度范圍內(nèi)可以與氫離子共存，根據(jù)上述條件可寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式為2Fe2+＋H2O2＋4H2O=2Fe(OH)3↓＋4H+。

（3）該反應(yīng)利用難溶物MnS可轉(zhuǎn)化為更難溶物CuS的方法除去溶液中的Cu2＋，由于反應(yīng)中Cu2＋沉淀完全，方程式用等號(hào)不用可逆符號(hào)，方程式為MnS＋Cu2＋＝Mn2＋＋CuS。

（4）反應(yīng)中錳元素化合價(jià)由+2上升為+4，已知參與反應(yīng)的n(Mn2+):n(ClO3-)=5:2，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒可知反應(yīng)中氯元素化合價(jià)由+5下降為0價(jià)。根據(jù)質(zhì)量守恒配平方程式為：5Mn2＋＋2ClO3-＋4H2O＝Cl2↑＋5MnO2＋8H＋。

（5）①電解反應(yīng)中錳元素化合價(jià)由+2上升為+4，Mn2＋失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，MnO2在電解池的陽(yáng)極產(chǎn)生，電極反應(yīng)方程式為：Mn2＋－2e-＋2H2O＝MnO2＋4H+。

②Cl-被氧化為Cl2，在陽(yáng)極產(chǎn)生，因此檢驗(yàn)Cl2的方法為：用潤(rùn)濕的淀粉碘化鉀試紙置于陽(yáng)極附近，若試紙變藍(lán)則證明有Cl2生成。

③在其他條件不變的情況下，加入一定量的Mn(NO3)2粉末提高了溶液中Mn2＋的濃度，有利于Mn2＋放電，不利于Cl-的放電。