Question

用软锰矿(MnO₂)、黄铁矿(FeS₂)酸浸生产硫酸锰（MnSO₄）,并进一步电解制取电解二氧化锰(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:

FeS₂ + MnO₂ + _____= Mn²⁺ + Fe²⁺ + S + SO₄^2-+ ____

(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)。

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

加快反应速率，充分接触 1 4 8H+ 4 1 1 4H2O 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 b Mn2++2H2O﹣2e﹣=MnO2+4H+ BC

【解析】（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；故答案为：加快反应速率，充分接触；1；4；8H+；4；1；1；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；故答案为： Fe3++3H2O Fe（OH）3+3H+，加入CaCO3后，由于CaCO3（s） Ca2+（aq）+CO32-（aq），CO32-+2H+═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；

（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+；故答案为：b； 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。

点睛：本题考查学生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，需要学生具备扎实的基础与综合运用知识、信息分析解决问题能力。本题的易错点是（4），该原电池中，Zn元素化合价升高，被氧化，Mn元素化合价降低，被还原，则锌作负极、二氧化锰作正极，负极电极反应为Zn-2e-+2OH-═ZnO+H2O，正极电极反应为2MnO2+2e-+2H2O═2MnO（OH）+2OH-。