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  (2013•海淀区模拟)某种碳酸锰矿的主要成分有MnCO3、MnO2、FeCO3、MgO、SiO2、Al2O3等.已知碳酸锰难溶于水.一种运用阴离子膜电解法的新技术可用于从碳酸锰矿中提取金属锰,流程如图1:阴

  (2013•海淀区模拟)某种碳酸锰矿的主要成分有MnCO3、MnO2、FeCO3、MgO、SiO2、Al2O3等.已知碳酸锰难溶于水.一种运用阴离子膜电解法的新技术可用于从碳酸锰矿中提取金属锰,流程如图1:阴离子膜法电解装置如图2所示:

  (1)写出用稀硫酸溶解碳酸锰反应的离子方程式______.

  (2)已知不同金属离子生成氢氧化物沉淀所需的pH如表:

  离子Fe3+Al3+Fe2+Mn2+Mg2+开始沉淀的pH2.73.77.07.89.3沉淀完全的pH3.74.79.69.810.8加氨水调节溶液的pH等于6,则滤渣的成分是______,滤液中含有的阳离子有H+和______.

  (3)在浸出液里锰元素只以Mn2+的形式存在,且滤渣中也无MnO2,请解释原因______.

  (4)电解装置中箭头表示溶液中阴离子移动的方向,则A电极是直流电源的______极.实际生产中,阳极以稀硫酸为电解液,阳极的电极反应式为______.

  (5)该工艺之所以采用阴离子交换膜,是为了防止Mn2+进入阳极区发生副反应生成MnO2造成资源浪费,写出该副反应的电极反应式______.

1回答
2020-02-18 07:57
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刘忠军

  将碳酸锰矿粉溶于稀硫酸中,MnCO3、FeCO3、MgO、Al2O3都和稀硫酸反应生成硫酸盐,酸性条件下,MnO2被亚铁离子还原生成Mn2+,SiO2以沉淀析出,然后向浸出液中先加双氧水、再加氨水,

  并调节溶液的pH到6,根据氢氧化物沉淀需要的pH表知,pH=6时Fe3+、Al3+完全转化为沉淀,溶液中存在 Mn2+、Mg2+、NH4+,则滤渣为Al(OH)3、Fe(OH)3,然后进一步精制,再利用阴离子交换膜电解,

  从而得到金属Mn,

  (1)碳酸锰和稀硫酸反应生成硫酸锰、二氧化碳和水,离子方程式为MnCO3+2H+=Mn2++CO2↑+H2O,故答案为:MnCO3+2H+=Mn2++CO2↑+H2O;

  (2)加入双氧水时将亚铁离子氧化为铁离子,根据氢氧化物沉淀需要的pH表知,pH=6时Fe3+、Al3+完全转化为沉淀,溶液中存在 Mn2+、Mg2+、NH4+,所以滤渣的成分是Al(OH)3、Fe(OH)3,滤液中含有的阳离子有H+和Mn2+、Mg2+、NH4+,故答案为:Al(OH)3、Fe(OH)3;Mn2+、Mg2+、NH4+;

  (3)酸性条件下,MnO2被亚铁离子还原,亚铁离子被氧化生成Fe3+,所以在浸出液里锰元素只以Mn2+的形式存在,且滤渣中也无MnO2,故答案为:MnO2在酸性条件下被二价铁还原为Mn2+;

  (4)根据阴离子移动方向知,左边电极是阴极、右边电极是阳极,则连接阴极的电极A是电源负极,阳极上氢氧根离子放电生成氧气,电极反应式为4OH--4e-=O2↑+2H2O,故答案为:负极;4OH--4e-=O2↑+2H2O;

  (5)锰离子不稳定,易被氧气氧化生成二氧化锰,所以阳极反应的副反应为Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+,故答案为:Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+.

2020-02-18 08:00:05

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