Question

（本题共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。为了将Mn²⁺降到1.0×10^－9mol/L，则c(Na₂S)至少是      mol/L。

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）1.0×10^－2 （3分）

试题分析：（1）硫酸是强酸与碳酸锰反应生成硫酸锰、水和CO₂，反应的化学方程式为MnCO₃+H₂ SO₄ ＝MnSO₄+ CO₂↑+H₂O。
（2）MnO₂在酸性条件下可将Fe²⁺离子氧化为Fe³⁺，而二氧化锰的还原产物是锰离子，反应的离子方程式是MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺＝Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O。
（3）加氨水后除去了铁离子，溶液中的金属阳离子主要是锰离子、钴离子和镍离子，因此加入硫化铵后主要是生成CoS和NiS，即滤渣2的主要成分是CoS和NiS。
（4）锰离子得到电子被还原为单质锰，电解池中阴极得到电子被还原，所以在阴极析出Mn，电极反应方程式为Mn²⁺+2e^-＝Mn。
（5）根据硫化锰的溶度积常数可知，当Mn²⁺降到1.0×10^－9mol/L时，溶液中硫离子的浓度为＝0.01mol/L，即c(Na₂S)至少是0.01mol/L。