Question

软锰矿在生产中有广泛的应用．

(1)过程Ⅰ：软锰矿的酸浸处理

①过程中可以提高锰元素浸出速率的方法有: ______________，_______________(写出两种)．

②酸浸过程中的主要反应(将方程式补充完整)：

2FeS₂+____MnO₂+________=____Mn²⁺+2Fe³⁺+________+__________

③生成的硫附着在矿粉颗粒表面使上述反应受阻，此时加入H₂O₂，利用其迅速分解产生的大量气体破除附着的硫．导致H₂O₂迅速分解的因素是________________________

(2)过程Ⅱ：电解法制备金属锰，金属锰在____________ (填“阳”或(阴”)极析出．

(3)过程Ⅲ：制备MnCO₃

MnCO₃难溶于水、能溶于强酸，可用MnSO₄溶液和NH₄HCO₃溶液混合制备．每制得1mol MnCO₃，至少消耗a mol· L^—1 NH₄HCO₃的体积为_________L

(4)过程Ⅳ：制备Mn₃O₄

图表示通入O₂时pH随时间的变化．15~150分钟滤饼中一定参与反应的成分是____________，判断的理由是__________________

Answer

加热 将矿石磨成粉 2 12H+ 3 4S 6H2O Fe(或MnO2、或Mn2+)等作催化剂 阴 Mn2(OH)2SO4 Mn2(OH)2SO4被O2氧化产生H+，而Mn(OH)2被氧化不产生H+

【解析】

(1)①酸浸时，粉碎矿石、升高温度及提高酸的浓度均可提高浸出速率；

②反应时，Mn的化合价降低，Fe、S的化合价升高，且个数比为1：2，利用得失电子守恒配平即可；

③溶液中的Fe3+或MnO2可作为H2O2分解的催化剂；

(2)溶液中的Mn2+在阴极得电子生成Mn；

(3)反应的离子方程式为Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O；

(4)根据图像可知，随时间的增长，溶液的pH减小，3Mn2(OH)2SO4+O2=3Mn3O4+3H2SO4，则Mn2(OH)2SO4一定参与反应。

(1)①酸浸时，粉碎矿石、升高温度及提高酸的浓度均可提高浸出速率；

②反应时，Mn的化合价降低，Fe、S的化合价升高，且个数比为1：2，利用得失电子守恒配平即可，离子方程式为2FeS2+3MnO2+12H+=3Mn2++2Fe3++4S+6H2O；

③溶液中的Fe3+或MnO2可作为H2O2分解的催化剂，导致H2O2迅速分解；

(2)电解法制备金属锰时，溶液中的Mn2+得电子生成Mn，则阴极得电子，Mn在阴极析出；

(3)反应的离子方程式为Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O，制取1mol MnCO3，需要2molNH4HCO3，即a mol·L-1×V=2mol，V=L；

(4)在与氧气反应时，6Mn(OH)2+O2=2Mn3O4+6H2O，3Mn2(OH)2SO4+O2=3Mn3O4+3H2SO4，根据图像可知，随时间的增长，溶液的pH减小，即酸性增强，则Mn2(OH)2SO4一定参与反应。