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

注：金屬離子的起始濃度為0.1 mol/L,回答下列問題：

（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。其具體做法是用酸化的NaClO3溶液將MnCl2氧化，該反應(yīng)的離子方程式為：□Mn2＋＋□ClO3－＋□________＝□________＋□________＋□________。

（5）將MnCl2轉(zhuǎn)化為MnO2的另一種方法是電解法。

① 陽極生成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Cl2產(chǎn)生。其原因是 ___ __ 。

Answer 1

【答案】

（1）增大接觸面積，提高反應(yīng)速率，MnCO3+2HCl=MnCl2+CO2↑+H2O

（2）2Fe2+＋H2O2＋4H2O=2Fe(OH)3↓＋4H+

（3）MnS＋Cu2＋＝Mn2＋＋CuS

（4）5Mn2＋＋2ClO3-＋4H2O＝Cl2↑＋5MnO2＋8H＋

（5）① Mn2＋－2e-＋2H2O＝MnO2＋4H+ ，② 將潤(rùn)濕的淀粉碘化鉀試紙置于陽極附近，若試紙變藍(lán)則證明有Cl2生成，③ 其它條件不變下，增大Mn2+濃度，有利于Mn2+放電(不利于Cl-放電)

【解析】

試題分析：菱錳礦用鹽酸酸浸，MnCO3、FeCO3、Cu2(OH)2CO3與鹽酸反應(yīng)，SiO2不與鹽酸反應(yīng)，過濾得到濾渣1為SiO2，濾液1中含有氯化鎂、氯化亞鐵、氯化銅及剩余的HCl，向?yàn)V液中加入生石灰，調(diào)節(jié)溶液pH=4，加入過氧化氫將溶液中Fe2+氧化為Fe3+，在PH=4時(shí)氧化得到Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀，過濾除去，濾液2中加入MnS，將溶液中Cu2+氧化為CuS沉淀過濾除去，濾液3中為MnCl2，系列轉(zhuǎn)化得到MnO2．

（1）將菱錳礦粉碎，可以增大接觸面積，提高反應(yīng)速率；碳酸鎂與鹽酸反應(yīng)生成氯化鎂、二氧化碳與水，反應(yīng)方程式為：MnCO3+2HCl=MnCl2+CO2↑+H2O；

（2）加入過氧化氫將溶液中Fe2+氧化為Fe3+，在PH=4時(shí)氧化得到Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀，根據(jù)電荷守恒有氫離子生成，反應(yīng)離子方程式為：2Fe2++H2O2+4H2O=2Fe(OH)3↓+4H+；

（3）MnS與氯化銅反應(yīng)轉(zhuǎn)化更難溶的CuS，同時(shí)得到氯化鎂，反應(yīng)離子方程式為：MnS+Cu2+=Mn2++CuS；

（4）用酸化的NaClO3溶液將MnCl2氧化得到MnO2，Mn元素發(fā)生氧化反應(yīng)，則Cl元素發(fā)生還原反應(yīng)生成Cl2，由于在酸性條件下反應(yīng)，根據(jù)電荷守恒可知，生成物中有H+生成，根據(jù)H元素守恒，可知反應(yīng)物中缺項(xiàng)物質(zhì)為H2O，配平后離子方程式為：5Mn2++2ClO3-+4H2O=Cl2↑+5MnO2+8H+；

（5）①由題意可知，Mn2+轉(zhuǎn)化為MnO2，發(fā)生氧化反應(yīng)，由O元素守恒可知有水參加反應(yīng)，由電荷守恒可知應(yīng)有H+生成，電極反應(yīng)式為：Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+；

②生成氯氣發(fā)生氧化反應(yīng)，在陽極產(chǎn)生，檢驗(yàn)Cl2的操作是：將潤(rùn)濕的淀粉碘化鉀試紙置于陽極附近，若試紙變藍(lán)則證明有Cl2生成；

③Mn2+、Cl-都在陽極放電，二者為競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，增大Mn2+濃度[或增大c(Mn2+)/c(Cl-)]，有利于Mn2+放電(不利于Cl-放電)。