Question

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，流程如下：

阴离子膜法电解装置如图所示：

（1）写出用稀硫酸溶解碳酸锰反应的离子方程式                                。

（2）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                                          .

（3）（5分）已知不同金属离子生成氢氧化物沉淀所需的pH如下表：

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                       。

（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     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造成资浪费，写出该副反应的电极反应式                                   。

Answer

（1）MnCO3＋2H+＝Mn2+＋CO2↑＋H2O（2）MnO2在酸性条件下被二价铁还原为Mn2+（3）Al(OH)3、Fe(OH)3 ；Mn2+、Mg2+、NH4+（4）负极 4OH-－4e-＝O2↑＋2H2O（5）Mn2+＋2H2O－2e-＝MnO2＋4H+

【解析】

试题分析：（1）碳酸盐遇到比碳酸酸性强的酸会溶解，在足量酸中生成CO2，故反应式MnCO3＋2H+＝Mn2+＋CO2↑＋H2O（2）MnO2在酸性条件下被二价铁还原为Mn2+。溶液中Fe2+被MnO2氧化成Fe3+，使MnO2转化为Mn2+（3）由题可知Fe3+ Al3+ 沉淀沉淀完全的pH为3.7和4.7，生成沉淀Al(OH)3和Fe(OH)3，而Fe2+在氨水中与氧气也缓慢氧化为Fe(OH)3，而滤液中的阳离子为H+、Mn2+、Mg2+、NH4+（4）电解溶液中阴离子向阳极移动，故A电极为负极；电解池中阳极吸引阴离子,发生氧化反应化合价升高，故阳极电极反应式为4OH-－4e-＝O2↑＋2H2O；（5）阳极发生氧化反应，故Mn2+＋2H2O－2e-＝MnO2＋4H+

考点：电解原理的应用实验；氧化还原反应的配平