题目内容
【题目】一种以软锰矿(主要成分为MnO2、SiO2、Al2O3)和黄铁矿(FeS2、SiO2)为原料冶炼金属锰的工艺流程如图所示：
已知相关金属离子[c(Mn＋)＝0.1mol·L－1]形成氢氧化物沉淀的pH如下：
金属离子 | Fe3＋ | Mn2＋ | Al3＋ |
开始沉淀的pH | 2.7 | 8.3 | 3.2 |
沉淀完全的pH | 3.7 | 9.8 | 5.0 |
回答下列问题：
(1)MnO2本身不能溶于硫酸，但是在Fe2＋的作用下却能溶解，写出该反应的离子方程式：____________________________。
(2)滤渣1的成分除了SiO2外，还有一种淡黄色的物质是_______________(填化学式)。
(3)除杂步骤中加入的MnCO3的作用是____________________________，该过程需调节溶液pH的范围是___________________________，若把pH调得过高，其后果是_________________________。
(4)用惰性电极进行电解，电解刚开始时阴极的电极反应式为____________________，电解后阳极的电解质溶液可返回_______________________(填“酸浸”“除杂”或“电解”)工序继续使用。
【答案】MnO2＋2Fe2＋＋4H＋＝Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O S 调节溶液的pH，使Fe3＋和Al3＋完全沉淀 5.0≤pH＜8.3 会使Al元素形成AlO2-混入溶液中而无法分离出来，且锰的产率会降低 Mn2＋＋2e－＝Mn 酸浸
【解析】
（1）MnO2具有氧化性，Fe2＋具有还原性，在酸性条件下发生氧化还原反应；
（2）根据元素守恒法结合固体的颜色作答；
（3）加入MnCO3，根据沉淀所需的pH除去Fe3＋和Al3＋，且不引入新的杂质；依据相关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH表格数据分析作答；
（4）电解质主要为硫酸锰，依据电解原理分析惰性电极中阴阳极的放电顺序，据此回答。
（1）Fe2＋在酸性条件下将MnO2还原为Mn2＋，其离子方程式为：MnO2＋2Fe2＋＋4H＋＝Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O，
故答案为：MnO2＋2Fe2＋＋4H＋＝Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O；
（2）FeS2与硫酸会反应生成淡黄色难溶于水的沉淀，为S单质，
故答案为：S；
（3）加入的MnCO3可调节溶液的pH到合适的范围，使Fe3＋和Al3＋完全沉淀，所需的pH值≥5.0，而Mn2＋开始沉淀的pH为8.3，则调节的pH范围为：5.0≤pH＜8.3；
故答案为：调节溶液的pH，使Fe3＋和Al3＋完全沉淀；若把pH调得过高，氢氧化铝沉淀会被碱性溶液溶解，生成偏铝酸根离子，且从沉淀所需pH值表格数据可看出，Mn2＋会开始沉淀，导致锰的产率会降低，
故答案为：调节溶液的pH，使Fe3＋和Al3＋完全沉淀；5.0≤pH＜8.3；会使Al元素形成AlO2-混入溶液中而无法分离出来，且锰的产率会降低
（4）用惰性电极进行电解MnSO4，阴极Mn2＋得电子发生还原反应得到金属锰，其电极反应式为：Mn2＋＋2e－＝Mn，阳极发生氧化反应，其电极反应式为：4OH 4e－＝O2↑＋2H2O，使溶液呈酸性，得到的硫酸溶液可返回“酸浸”工序重复利用，
故答案为：Mn2＋＋2e－＝Mn；酸浸。
