Question

【題目】某含錳礦物的主要成分有MnCO3、MnO2、FeCO3、SiO2、Al2O3等。已知FeCO3、MnCO3難溶于水。一種運(yùn)用陰離子膜電解法的新技術(shù)可用于從碳酸錳礦中提取金屬錳，主要物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系如下：

（1）設(shè)備1中反應(yīng)后，濾液1里錳元素只以Mn2+的形式存在，且濾渣1中也無(wú)MnO2。濾渣1的主要成分是 （填化學(xué)式）。

（2）設(shè)備1中發(fā)生氧化還原反應(yīng)的離子方程式是 。

（3）設(shè)備2中加足量雙氧水的作用是 。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案檢驗(yàn)濾液2中是否存在Fe2+： 。

（4）設(shè)備4中加入過(guò)量氫氧化鈉溶液，沉淀部分溶解,。用化學(xué)平衡移動(dòng)原理解釋原因： 。

（5）設(shè)備3中用陰離子膜法提取金屬錳的電解裝置圖如下：

① 電解裝置中箭頭表示溶液中陰離子移動(dòng)的方向，則A電極是直流電源的 極。實(shí)際生產(chǎn)中，陽(yáng)極以稀硫酸為電解液，陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為 。

② 該工藝之所以采用陰離子交換膜，是為了防止Mn2+進(jìn)入陽(yáng)極區(qū)發(fā)生副反應(yīng)生成MnO2造成資源浪費(fèi)，寫(xiě)出該副反應(yīng)的電極反應(yīng)式 。

Answer 1

【答案】（2）2Fe2+＋MnO2＋4H+＝2Fe3+＋Mn2+＋2H2O

或2FeCO3＋MnO2＋8H+＝2Fe3+＋Mn2+＋CO2↑＋4H2O

（3）將Fe2+完全氧化為Fe3+；取濾液2，加入鐵氰化鉀溶液，如果有藍(lán)色沉淀產(chǎn)生，則有Fe2＋，否則沒(méi)有Fe2＋。（4）濾渣2中存在Al(OH)3，存在電離平衡: Al3++3OH—Al（OH）3AlO2—+H++H2O，加入NaOH溶液，H＋被中和,濃度減低， Al(OH)3不斷溶解。

（5）①負(fù)極；4OH——4e—＝2H2O＋O2↑②Mn2+＋2H2O－2e-＝MnO2＋4H+

【解析】

試題分析：（1）含錳礦物的主要成分有MnCO3、MnO2、FeCO3、SiO2、Al2O3等，加入稀硫酸后，SiO2不能與硫酸發(fā)生反應(yīng)，所以濾渣1的主要成分是SiO2；

（2）設(shè)備1中FeCO3可與硫酸反應(yīng)生成亞鐵離子，F(xiàn)e2＋與MnO2發(fā)生氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為2Fe2+ ＋ MnO2＋4H+ ＝ 2Fe3+＋Mn2+＋2H2O 或2FeCO3＋MnO2＋8H+ ＝ 2Fe3+＋Mn2+＋CO2↑＋4H2O；

（3）設(shè)備2中加足量雙氧水的作用是將Fe2+完全氧化為Fe3+，檢驗(yàn)濾液2中是否存在Fe2+的方法是取濾液2，加入鐵氰化鉀溶液，如果有藍(lán)色沉淀產(chǎn)生，則有Fe2＋，否則沒(méi)有Fe2＋；

（4）設(shè)備4中的濾渣為氫氧化鋁和氫氧化鐵，加入過(guò)量氫氧化鈉溶液，NaOH與氫氧化鋁反應(yīng)，使其溶解，用化學(xué)平衡移動(dòng)原理解釋原因?yàn)?/span>Al(OH)3中存在電離平衡: Al3++3OH—Al（OH）3AlO2—+H++H2O ，加入NaOH溶液，H＋被中和,濃度減低， Al(OH)3不斷溶解。

（5）①電解池中，陰離子由陰極流向陽(yáng)極，則B為正極，A為負(fù)極，陽(yáng)極以稀硫酸為電解液，陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為4OH——4e—＝2H2O＋O2↑；

②該副反應(yīng)為Mn2+失去電子氧化成為MnO2，電極反應(yīng)式為Mn2+＋2H2O－2e-＝MnO2＋4H+。