Question

【題目】以菱錳礦(主要成分MnCO3，還含有FeCO3、CaCO3、SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgCO3等雜質)為原料制備二氧化錳的工藝流程如下：

已知草酸鈣、草酸鎂不溶于水。

(1)寫出“氧化”時發生反應的離子方程式：__________________________________________。

(2)“中和”的目的是將鐵、鋁元素轉化為沉淀除去，化合物X可用______________________(寫一種物質的化學式)。

(3)該工藝流程中固體1和固體2均需用水洗滌，目的是______________________。

(4)“除雜”時，除去的金屬離子有______________________________________。

(5) 該流程中可以循環使用的物質有________。

(6)電解過程中MnO2 在______（填“陰”或“陽”）極生成。

Answer 1

【答案】MnO2＋2Fe2＋＋4H＋=Mn2＋ ＋2Fe3＋＋2H2O CaCO3(或MnCO3等合理答案均可) 用水洗滌濾渣，洗出液用于酸浸工序，提高錳的回收率(或用水洗滌濾渣，洗出液循環利用，提高錳的回收率等合理答案均可) Ca2＋、Mg2＋ H2SO4、MnO2 陽

【解析】

菱錳礦粉加入硫酸酸浸，得到亞鐵離子、鐵離子、鈣離子、鋁離子、鎂離子的溶液，加入二氧化錳，將亞鐵離子氧化成鐵離子，加入化合物X中和硫酸，“中和”的目的是將鐵、鋁元素轉化為沉淀除去，為了不引入新的雜質，結合實驗目的，X可以為碳酸錳等；得到氫氧化鐵和氫氧化鋁的沉淀，加入草酸鹽，得到草酸鈣和草酸鎂的沉淀和硫酸錳的溶液，通過電解硫酸錳溶液，最終得到產品二氧化錳和硫酸，據此分析解答。

(1)酸浸后，溶液中含有亞鐵離子，亞鐵離子能被二氧化錳氧化，得到三價鐵離子和二價錳離子，故反應的離子方程式為MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O，故答案為：MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O；

(2)中和的目的是將鐵離子與鋁離子轉化成沉淀，過濾除去，在此過程中，要除去雜質又不能引入新的雜質，陽離子為錳離子、鈣離子、鎂離子，故化合物X可以為MnCO3或CaCO3等，故答案為：MnCO3或CaCO3等；

(3)過濾得到的沉淀表面含有濾液中的離子，因此，在流程中要用水洗滌濾渣，洗出液可用于回收，或利用在酸浸操作，加大物質的利用率，提高錳的回收率，故答案為：用水洗滌濾渣，洗出液用于酸浸工序，提高錳的回收率；

(4)已知草酸鈣、草酸鎂不溶于水，則除雜時除去的就是Ca2+和Mg2+，故答案為：Ca2+和Mg2+；

(5)硫酸錳電解生成二氧化錳和硫酸，酸浸操作要用到硫酸，氧化過程用到二氧化錳，故該流程中可以循環使用的物質有H2SO4、MnO2，故答案為：H2SO4、MnO2；

(6)根據電解原理，陽極發生氧化反應，陰極發生還原反應，錳離子失去電子轉化為二氧化錳，發生氧化反應，應該在陽極上發生，故答案為：陽。