Question

二氧化锰在工业上具有重要的作用，工业上可利用菱锰矿(主要成分为MnCO₃、SiO₂、FeCO₃以及少量CuO)制取。制备流程如图所示：

(1)酸浸过程中，MnCO₃溶解的离子方程式为______，选择用硫酸而不选择盐酸溶解，除了盐酸挥发造成设备腐蚀以外，另一个原因是________。

(2)滤渣3的主要成分是________，除铁的过程中，应该先加________(填“生石灰”或“双氧水”)，原因是__________。

(3)用惰性电极对过滤3得到的滤液进行电解，得到MnO₂，写出电解过程中阳极电极反应式：__________。

Answer

MnCO3＋2H＋=Mn2＋＋CO2↑＋H2O 若改用盐酸，引入的Cl－在电解过程中产生Cl2，耗费能源且污染环境 Fe2S3和CuS 双氧水 后加CaO，CaO和水反应放热，使双氧水分解 Mn2＋－2e－＋2H2O=MnO2＋4H＋

【解析】

向菱锰矿中加入硫酸，矿石中的MnCO3、FeCO3、和少量CuO可以发生反应，进入滤液1中，滤渣1为SiO2；向滤液1中加入生石灰和双氧水，双氧水可以将Fe2+还原为Fe3+，生石灰溶于水发生反应放热，使未完全反应的双氧水分解，同时生成的Ca(OH)2可以中和过量的硫酸，过滤；向滤液2中加入MnS，可使上步没有沉淀的Fe3+和Cu2+转化为Fe2S3和CuS沉淀，滤渣3主要为Fe2S3和CuS，据此回答。

（1）MnCO3为碳酸盐，可以和酸发生反应生成Mn2+、H2O和CO2，离子方程式为MnCO3＋2H＋=Mn2＋＋CO2↑＋H2O；在酸浸过程中应选用硫酸，因为用盐酸的时候，最终产物里含有Cl-在电解的过程中易失去电子生成Cl2，污染环境、浪费能源；

（2）反应2中加入MnS目的是除去体系中少量的Fe3+和Cu2+，发生的相应反应为MnS(s)+Cu2+=Mn2++CuS(s)、3MnS(s)+2Fe3+=Fe2S3(s)+3Mn2+，故滤渣3主要成分为Fe2S3和CuS；除铁过程中应先加入双氧水氧化Fe2+，随后加入CaO，CaO与水反应放热，可以将未参加反应的双氧水分解；

（3）利用惰性电极电解MnCl2制备MnO2，Mn2+失去电子与体系中的水发生反应，电极方程式为Mn2+-2e-＋2H2O=MnO2+4H+。