Question

工业上用菱锰矿(MnCO₃)［含FeCO₃、SiO₂、Cu₂(OH) ₂CO₃等杂质］为原料制取二氧化锰，其流程示意图如下：

已知：生成氢氧化物沉淀的pH

注：金属离子的起始浓度为0.1 mol/L,回答下列问题：

（1）含杂质的菱锰矿使用前需将其粉碎，主要目的是 _______      ___________  。盐酸溶解MnCO₃的化学方程式是_______      ______________      ___     _____。

（2）向溶液1中加入双氧水时，反应的离子方程式是 _______      ___________   。

（3）滤液2中加入稍过量的难溶电解质MnS，以除去Cu²⁺，反应的离子方程式是  ________    。

（4）将MnCl₂转化为MnO₂的一种方法是氧化法。其具体做法是用酸化的NaClO₃溶液将MnCl₂氧化，该反应的离子方程式为：□Mn^2＋＋□ClO₃^－＋□________＝□________＋□________＋□________。

（5）将MnCl₂转化为MnO₂的另一种方法是电解法。

① 阳极生成MnO₂的电极反应式是         ____ ___      ____________    _______    。

②若直接电解MnCl₂溶液，生成MnO₂的同时会产生少量Cl₂。检验Cl₂的操作是      _____       。

③若在上述MnCl₂溶液中加入一定量的Mn(NO₃)₂粉末，则无Cl₂产生。其原因是       ___    __     。

Answer

（1）增大接触面积，提高反应速率，MnCO3+2HCl=MnCl2+CO2↑+H2O

（2）2Fe2+＋H2O2＋4H2O=2Fe(OH)3↓＋4H+

（3）MnS＋Cu2＋＝Mn2＋＋CuS

（4）5Mn2＋＋2ClO3-＋4H2O＝Cl2↑＋5MnO2＋8H＋

（5）① Mn2＋－2e-＋2H2O＝MnO2＋4H+ ，② 将润湿的淀粉碘化钾试纸置于阳极附近，若试纸变蓝则证明有Cl2生成，③ 其它条件不变下，增大Mn2+浓度，有利于Mn2+放电(不利于Cl-放电)

【解析】

试题分析：菱锰矿用盐酸酸浸，MnCO3、FeCO3、Cu2(OH)2CO3与盐酸反应，SiO2不与盐酸反应，过滤得到滤渣1为SiO2，滤液1中含有氯化镁、氯化亚铁、氯化铜及剩余的HCl，向滤液中加入生石灰，调节溶液pH=4，加入过氧化氢将溶液中Fe2+氧化为Fe3+，在PH=4时氧化得到Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀，过滤除去，滤液2中加入MnS，将溶液中Cu2+氧化为CuS沉淀过滤除去，滤液3中为MnCl2，系列转化得到MnO2．

（1）将菱锰矿粉碎，可以增大接触面积，提高反应速率；碳酸镁与盐酸反应生成氯化镁、二氧化碳与水，反应方程式为：MnCO3+2HCl=MnCl2+CO2↑+H2O；

（2）加入过氧化氢将溶液中Fe2+氧化为Fe3+，在PH=4时氧化得到Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀，根据电荷守恒有氢离子生成，反应离子方程式为：2Fe2++H2O2+4H2O=2Fe(OH)3↓+4H+；

（3）MnS与氯化铜反应转化更难溶的CuS，同时得到氯化镁，反应离子方程式为：MnS+Cu2+=Mn2++CuS；

（4）用酸化的NaClO3溶液将MnCl2氧化得到MnO2，Mn元素发生氧化反应，则Cl元素发生还原反应生成Cl2，由于在酸性条件下反应，根据电荷守恒可知，生成物中有H+生成，根据H元素守恒，可知反应物中缺项物质为H2O，配平后离子方程式为：5Mn2++2ClO3-+4H2O=Cl2↑+5MnO2+8H+；

（5）①由题意可知，Mn2+转化为MnO2，发生氧化反应，由O元素守恒可知有水参加反应，由电荷守恒可知应有H+生成，电极反应式为：Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+；

②生成氯气发生氧化反应，在阳极产生，检验Cl2的操作是：将润湿的淀粉碘化钾试纸置于阳极附近，若试纸变蓝则证明有Cl2生成；

③Mn2+、Cl-都在阳极放电，二者为竞争关系，增大Mn2+浓度[或增大c(Mn2+)/c(Cl-)]，有利于Mn2+放电(不利于Cl-放电)。

考点：考查物质制备实验，明确原理是解题关键。