Question

用软锰矿(MnO₂)、黄铁矿(FeS₂)酸浸生产硫酸锰(MnSO₄)，并进一步电解制取二氧化锰(EMD)的工艺流程如下：

I. 将软锰矿、黄铁矿和硫酸按一定比例放入反应釜中，搅拌，加热保温反应一定时间。

II. 向反应釜中加入MnO₂、CaCO₃试剂，再加入Na₂S溶液除掉浸出液中的重金属。

III. 过滤，向滤液中加入净化剂进一步净化，再过滤，得到精制MnSO₄溶液。

IV. 将精制MnSO₄溶液送入电解槽，电解制得EMD。

请回答下列问题：

(1)步骤I中搅拌、加热的目的是              。完成酸浸过程中反应的离子方程式：

(2) 加入CaCO₃将浸出液pH调至pH=5，从而除掉铁，请解释用CaCO₃除铁的原理：                   。(结合离子方程式解释)

(3)步骤IV中用如图所示的电解装置电解精制的MnSO₄溶液，生成EMD的是

极(填“a”或“b”)，生成EMD的电极反应式是           。

(4)EMD可用作碱性锌锰电池的材料。已知碱性锌锰电池的反应式为：Zn＋2MnO₂＋2H₂O＝2MnOOH＋Zn(OH)₂。

下列关于碱性锌锰电池的说法正确的是          (填字母序号)。[来源

A．碱性锌锰电池是二次电池

B．碱性锌锰电池将化学能转化为电能

C．正极反应为：2MnO₂＋2H₂O＋2e^－＝2MnOOH＋2OH^－

D．碱性锌锰电池工作时，电子由MnO₂经外电路流向Zn极

Answer

(1)加快反应速率，充分接触 (2分)

FeS2+4MnO2+8H+=4Mn2++Fe2++S+SO42-+4H2O(2分)

(2)Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+，加入CaCO3后，由于CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O，使得Fe3+的水解平衡向正反应方向移动，Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀而被除去。(写出一个离子方程式给1分，两个离子方程式2分，文字表述1分，共3分)

(3)b(2分)Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+(3分)

(4)BC(2分)(漏选给1分，有错选不给分)

【解析】

试题分析：(1)将软锰矿、黄铁矿和硫酸按一定比例放入反应釜中，搅拌，加热，加热温度升高，反应速率加快，搅拌可以使反应物充分接触；FeS2反应生成Fe2+、S、SO42-，S元素的化合价升高8价，MnO2中Mn元素的化合价降低2价，则FeS2与MnO2的计量数之比为1：4，结合原子守恒得到方程式为：FeS2+4MnO2+8H+═4Mn2++Fe2++S+SO42-+4H2O；

(2)在溶液中存在水解平衡：Fe3++3H2O Fe(OH)3+3H+，加入CaCO3后，由于CaCO3(s) Ca2+(aq)+CO32-(aq)，CO32-+2H+═CO2↑+H2O，溶液中氢离子浓度减小，使得Fe3+的水解平衡向正反应方向移动，因此Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀而被除去；

(3)锰离子在阳极失电子生成二氧化锰，b极与正极相连为阳极，所以二氧化锰在b极生成；其电极反应式为：Mn2++2H2O-2e-═MnO2+4H+；

(4)A．锌锰干电池不能充电，完全放电后不能再使用，属于一次电池，故A错误；B．原电池装置是向外提供电能的装置，其能量转化为化学能转化为电能，故B正确；C．正极上二氧化锰得电子发生还原反应，电极反应式为MnO2+e-+H2O═MnO(OH)+OH-，故C正确；D．电子从负极沿导线流向正极，而电流从正极沿着导线流向负极，则电子由Zn极经外电路流向MnO2，故D错误；故答案为BC。

【考点定位】考查对元素及其化合物的主要性质的掌握、电极反应方程式、阅读题目获取新信息能力、对工艺流程的理解等。

【名师点晴】无机工艺流程题，重点探究的是反应原理并能熟练化学用语解答，这就要求对整个流程进行认识分析，对流程中每一个反应池或操作中出现的箭头要理解清楚，通常箭头指向反应池或容器的代表参加反应的物质，箭头背离的为生成物，再结合包括酸碱性、有无空气中氧气参与反应的环境，并借助于质量守恒及氧化还原反应的理论知识判断反应原理，写出反应方程式或离子反应式。