Question

某種碳酸錳礦的主要成分有MnCO₃、MnO₂、FeCO₃、MgO、SiO₂、Al₂O₃等。已知碳酸錳難溶于水。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，流程如下：

陰離子膜法電解裝置如圖所示：

（1）寫出用稀硫酸溶解碳酸錳反應(yīng)的離子方程式                               。
（2）在浸出液里錳元素只以Mn²⁺的形式存在，且濾渣中也無MnO₂，請解釋原因                                         .
（3）（5分）已知不同金屬離子生成氫氧化物沉淀所需的pH如下表：

加氨水調(diào)節(jié)溶液的pH等于6，則濾渣的成分是                             ，濾液中含有的陽離子有H+和                       。
（4）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    極。實(shí)際生產(chǎn)中，陽極以稀硫酸為電解液，陽極的電極反應(yīng)式為                     。
（5）該工藝之所以采用陰離子交換膜，是為了防止Mn²⁺進(jìn)入陽極區(qū)發(fā)生副反應(yīng)生成MnO₂造成資浪費(fèi)，寫出該副反應(yīng)的電極反應(yīng)式                                  。

Answer 1

（1）MnCO₃＋2H⁺＝Mn²⁺＋CO₂↑＋H₂O（2）MnO₂在酸性條件下被二價(jià)鐵還原為Mn²⁺（3）Al(OH)₃、Fe(OH)₃ ；Mn²⁺、Mg²⁺、NH₄⁺（4）負(fù)極 4OH^-－4e^-＝O₂↑＋2H₂O（5）Mn²⁺＋2H₂O－2e^-＝MnO₂＋4H⁺

解析試題分析：（1）碳酸鹽遇到比碳酸酸性強(qiáng)的酸會(huì)溶解，在足量酸中生成CO₂，故反應(yīng)式MnCO₃＋2H⁺＝Mn²⁺＋CO₂↑＋H₂O（2）MnO₂在酸性條件下被二價(jià)鐵還原為Mn²⁺。溶液中Fe²⁺被MnO₂氧化成Fe³⁺，使MnO₂轉(zhuǎn)化為Mn²⁺（3）由題可知Fe³⁺ Al³⁺沉淀沉淀完全的pH為3.7和4.7，生成沉淀Al(OH)₃和Fe(OH)₃，而Fe²⁺在氨水中與氧氣也緩慢氧化為Fe(OH)₃，而濾液中的陽離子為H⁺、Mn²⁺、Mg²⁺、NH₄⁺（4）電解溶液中陰離子向陽極移動(dòng)，故A電極為負(fù)極；電解池中陽極吸引陰離子,發(fā)生氧化反應(yīng)化合價(jià)升高，故陽極電極反應(yīng)式為4OH^-－4e^-＝O₂↑＋2H₂O；（5）陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，故Mn²⁺＋2H₂O－2e^-＝MnO₂＋4H⁺
考點(diǎn)：電解原理的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)；氧化還原反應(yīng)的配平