Question

【题目】以菱锰矿(主要成分MnCO3，还含有FeCO3、CaCO3、SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgCO3等杂质)为原料制备二氧化锰的工艺流程如下：

已知草酸钙、草酸镁不溶于水。

(1)写出“氧化”时发生反应的离子方程式：__________________________________________。

(2)“中和”的目的是将铁、铝元素转化为沉淀除去，化合物X可用______________________(写一种物质的化学式)。

(3)该工艺流程中固体1和固体2均需用水洗涤，目的是______________________。

(4)“除杂”时，除去的金属离子有______________________________________。

(5) 该流程中可以循环使用的物质有________。

(6)电解过程中MnO2 在______（填“阴”或“阳”）极生成。

Answer 1

【答案】MnO2＋2Fe2＋＋4H＋=Mn2＋ ＋2Fe3＋＋2H2O CaCO3(或MnCO3等合理答案均可) 用水洗涤滤渣，洗出液用于酸浸工序，提高锰的回收率(或用水洗涤滤渣，洗出液循环利用，提高锰的回收率等合理答案均可) Ca2＋、Mg2＋ H2SO4、MnO2 阳

【解析】

菱锰矿粉加入硫酸酸浸，得到亚铁离子、铁离子、钙离子、铝离子、镁离子的溶液，加入二氧化锰，将亚铁离子氧化成铁离子，加入化合物X中和硫酸，“中和”的目的是将铁、铝元素转化为沉淀除去，为了不引入新的杂质，结合实验目的，X可以为碳酸锰等；得到氢氧化铁和氢氧化铝的沉淀，加入草酸盐，得到草酸钙和草酸镁的沉淀和硫酸锰的溶液，通过电解硫酸锰溶液，最终得到产品二氧化锰和硫酸，据此分析解答。

(1)酸浸后，溶液中含有亚铁离子，亚铁离子能被二氧化锰氧化，得到三价铁离子和二价锰离子，故反应的离子方程式为MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O，故答案为：MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O；

(2)中和的目的是将铁离子与铝离子转化成沉淀，过滤除去，在此过程中，要除去杂质又不能引入新的杂质，阳离子为锰离子、钙离子、镁离子，故化合物X可以为MnCO3或CaCO3等，故答案为：MnCO3或CaCO3等；

(3)过滤得到的沉淀表面含有滤液中的离子，因此，在流程中要用水洗涤滤渣，洗出液可用于回收，或利用在酸浸操作，加大物质的利用率，提高锰的回收率，故答案为：用水洗涤滤渣，洗出液用于酸浸工序，提高锰的回收率；

(4)已知草酸钙、草酸镁不溶于水，则除杂时除去的就是Ca2+和Mg2+，故答案为：Ca2+和Mg2+；

(5)硫酸锰电解生成二氧化锰和硫酸，酸浸操作要用到硫酸，氧化过程用到二氧化锰，故该流程中可以循环使用的物质有H2SO4、MnO2，故答案为：H2SO4、MnO2；

(6)根据电解原理，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应，锰离子失去电子转化为二氧化锰，发生氧化反应，应该在阳极上发生，故答案为：阳。