题目内容
【题目】工业上用菱锰矿（MnCO3）［含FeCO3、SiO2、Cu2(OH) 2CO3等杂质］为原料制取二氧化锰，其流程示意图如下：
已知：生成氢氧化物沉淀的pH
Mn(OH)2 | Fe(OH)2 | Fe(OH)3 | Cu(OH)2 | |
开始沉淀时 | 8.3 | 6.3 | 2.7 | 4.7 |
完全沉淀时 | 9.8 | 8.3 | 3.7 | 6.7 |
注：金属离子的起始浓度为0.1 mol/L
回答下列问题：
（1）含杂质的菱锰矿使用前需将其粉碎，主要目的是_________。盐酸溶解MnCO3的化学方程式是_________。
（2）向溶液1中加入双氧水时，反应的离子方程式是___________。
（3）滤液2中加入稍过量的难溶电解质MnS，以除去Cu2+，反应的离子方程式是__________。
（4）将MnCl2转化为MnO2的一种方法是氧化法。用酸化的NaClO3溶液将MnCl2氧化生成MnO2和Cl2，该反应的离子方程式为___________。
（5）将MnCl2转化为MnO2的另一种方法是电解法。
① 生成MnO2的电极反应式是___________。
② 若直接电解MnCl2溶液，生成MnO2的同时会产生少量Cl2。检验Cl2的操作是_________。
③ 若在上述MnCl2溶液中加入一定量的Mn(NO3)2粉末，则无Cl2产生。其原因是_________。
【答案】 增大接触面积，提高反应速率 MnCO3+2HCl=MnCl2+CO2↑+H2O 2Fe2+＋H2O2＋4H2O=2Fe(OH)3↓＋4H+ MnS＋Cu2＋＝Mn2＋＋CuS 5Mn2＋＋2ClO3-＋4H2O＝Cl2↑＋5MnO2＋8H＋ Mn2＋－2e-＋2H2O＝MnO2＋4H+ 将润湿的淀粉碘化钾试纸置于阳极附近，若试纸变蓝则证明有Cl2生成 其它条件不变下，增大Mn2+浓度，有利于Mn2+放电
【解析】分析：用菱锰矿（MnCO3）［含FeCO3、SiO2、Cu2(OH) 2CO3等杂质］为原料制取二氧化锰，需要分离除杂，结合流程图分析各步所加试剂及反应。菱镁矿加稍过量盐酸二氧化硅不反应，滤渣1则为SiO2，加双氧水氧化Fe2+,调pH至4，沉淀Fe3+,加MnS固体沉淀Cu2+,最后得到MnO2,以此解题。
详解：（1）将含有杂质的菱镁矿粉碎是为了增大反应物的接触面积，提高反应速率；盐酸与MnCO3反应，生成MnCl2、CO2和H2O；反应方程式为MnCO3+2HCl=MnCl2+CO2↑+H2O。
（2）H2O2具有氧化性，可将溶液中的Fe2+氧化。此时溶液呈酸性，因Fe(OH)3在pH较小时就能生成，故在一定浓度范围内可以与氢离子共存，根据上述条件可写出该反应的离子方程式为2Fe2+＋H2O2＋4H2O=2Fe(OH)3↓＋4H+。
（3）该反应利用难溶物MnS可转化为更难溶物CuS的方法除去溶液中的Cu2＋，由于反应中Cu2＋沉淀完全，方程式用等号不用可逆符号，方程式为MnS＋Cu2＋＝Mn2＋＋CuS。
（4）反应中锰元素化合价由+2上升为+4，已知参与反应的n(Mn2+):n(ClO3-)=5:2，根据电子转移守恒可知反应中氯元素化合价由+5下降为0价。根据质量守恒配平方程式为：5Mn2＋＋2ClO3-＋4H2O＝Cl2↑＋5MnO2＋8H＋。
（5）①电解反应中锰元素化合价由+2上升为+4，Mn2＋失电子发生氧化反应，MnO2在电解池的阳极产生，电极反应方程式为：Mn2＋－2e-＋2H2O＝MnO2＋4H+。
②Cl-被氧化为Cl2，在阳极产生，因此检验Cl2的方法为：用润湿的淀粉碘化钾试纸置于阳极附近，若试纸变蓝则证明有Cl2生成。
③在其他条件不变的情况下，加入一定量的Mn(NO3)2粉末提高了溶液中Mn2＋的浓度，有利于Mn2＋放电，不利于Cl-的放电。
