Question

（16分）锰是冶炼工业中常用的添加剂。以碳酸锰矿（主要成分为MnCO₃，还含有铁、镍、钴等碳酸盐杂质）为原料生产金属锰的工艺流程如下：

已知25℃，部分物质的溶度积常数如下：

物质	Mn(OH)2	Co(OH)2	Ni(OH)2	MnS	CoS	NiS
Ksp	2.1×10-13	3.0×10-16	5.0×10-16	1.0×10-11	5.0×10-22	1.0×10-22

  （1）步骤Ⅰ中，MnCO₃与硫酸反应的化学方程式是                              。
（2）步骤Ⅱ中，MnO₂在酸性条件下可将Fe²⁺离子氧化为Fe³⁺，反应的离子方程式是                                ，加氨水调节溶液的pH为5.0-6.0，以除去Fe³⁺。
（3）步骤Ⅲ中，滤渣2的主要成分是                       。
（4）步骤Ⅳ中，在   （填“阴”或“阳”）极析出Mn，电极反应方程式为                 。
（5）电解后的废水中还含有Mn²⁺，常用石灰乳进行一级沉降得到Mn(OH)₂沉淀，过滤后再向滤液中加入适量Na₂S，进行二级沉降。进行二级沉降的目的是                    。

Answer 1

（1）MnCO₃+H₂ SO₄ ＝MnSO₄+ CO₂↑+H₂O          （3分）
(2) MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺＝Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O          （3分）
(3) CoS和NiS                             （3分，错、漏均扣1分）
（4）阴    （1分），Mn²⁺+2e^-＝Mn              （3分）
（5）沉降得到MnS，以进一步去除废水中的Mn²⁺。 （3分）

试题分析：⑴加稀硫酸时样品中的MnCO₃和硫酸反应生成可溶性的MnSO₄，并产生二氧化碳和水；
⑵据得失电子守恒有MnO₂+2Fe²⁺――Mn²⁺+2Fe³⁺，再据电荷守恒有MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺――Mn²⁺+2Fe³⁺，最后据原子守恒得MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺＝Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O；
⑶由于在第一次过滤之后的滤液中含有Mn²⁺、Ni²⁺、Co²⁺，向其中加入(NH₄)₂S，根据各物质的溶度积常数可确定有CoS和NiS沉淀（滤渣2）生成；
⑷由于第二次过滤后的滤液中主要含有NiSO₄，电解该溶液时Ni²⁺在阴极上被还原：Mn²⁺+2e^-＝Mn；
⑸由于将一级沉降得到Mn(OH)₂沉淀过滤之后的滤液中还含有Mn²⁺，以进一步去除废水中的Mn²⁺，向该滤液中加入适量Na₂S，进行二级沉降得到MnS[据溶解积常数确定其溶解度比Mn(OH)₂小]。