Question

（本題共16分）錳是冶煉工業中常用的添加劑。以碳酸錳礦（主要成分為MnCO₃，還含有鐵、鎳、鈷等碳酸鹽雜質）為原料生產金屬錳的工藝流程如下：

已知25℃，部分物質的溶度積常數如下：

物質	Mn(OH)2	Co(OH)2	Ni(OH)2	MnS	CoS	NiS
Ksp	2.1×10－13	3.0×10－16	5.0×10－16	1.0×10－11	5.0×10－22	1.0×10－22

  （1）步驟Ⅰ中，MnCO₃與硫酸反應的化學方程式是                。
（2）步驟Ⅱ中，MnO₂在酸性條件下可將Fe²⁺離子氧化為Fe³⁺，反應的離子方程式是                ，加氨水調節溶液的pH為5.0～6.0，以除去Fe³⁺。
（3）步驟Ⅲ中，濾渣2的主要成分是                       。
（4）步驟Ⅳ中，在   （填“陰”或“陽”）極析出Mn，電極反應方程式為                 。
（5）電解后的廢水中還含有Mn²⁺，常用石灰乳進行一級沉降得到Mn(OH)₂沉淀，過濾后再向濾液中加入適量Na₂S，進行二級沉降。為了將Mn²⁺降到1.0×10^－9mol/L，則c(Na₂S)至少是      mol/L。

Answer 1

（1）MnCO₃+H₂ SO₄ ＝MnSO₄+ CO₂↑+H₂O（3分）
（2）MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺＝Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O （3分）（3）CoS和NiS （3分，錯、漏均扣1分）
（4）陰（1分），Mn²⁺+2e^-＝Mn （3分）（5）1.0×10^－2 （3分）

解析試題分析：（1）硫酸是強酸與碳酸錳反應生成硫酸錳、水和CO₂，反應的化學方程式為MnCO₃+H₂ SO₄ ＝MnSO₄+ CO₂↑+H₂O。
（2）MnO₂在酸性條件下可將Fe²⁺離子氧化為Fe³⁺，而二氧化錳的還原產物是錳離子，反應的離子方程式是MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺＝Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O。
（3）加氨水后除去了鐵離子，溶液中的金屬陽離子主要是錳離子、鈷離子和鎳離子，因此加入硫化銨后主要是生成CoS和NiS，即濾渣2的主要成分是CoS和NiS。
（4）錳離子得到電子被還原為單質錳，電解池中陰極得到電子被還原，所以在陰極析出Mn，電極反應方程式為Mn²⁺+2e^-＝Mn。
（5）根據硫化錳的溶度積常數可知，當Mn²⁺降到1.0×10^－9mol/L時，溶液中硫離子的濃度為＝0.01mol/L，即c(Na₂S)至少是0.01mol/L。
考點：考查金屬錳工業生產流程的有關判斷