Question

（12分）锰的用途非常广泛，在钢铁工业中，锰的用量仅次于铁，90%的锰消耗于钢铁工业，10%的锰消耗于有色冶金、化工、电子、电池、农业等部门。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Ⅰ中需要加入稍过量的硫酸，其目的有3点：①使矿物中的物质充分反应；②提供第Ⅱ步氧化时所需要的酸性环境；③ 。

（3）步骤Ⅱ中，MnO2在酸性条件下可将Fe2+氧化为Fe3+，该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+。

（4）步骤Ⅲ中，滤渣2的主要成分是 。

（5）步骤Ⅳ中，在 （填“阴”或“阳”）极析出Mn，电极反应方程式为 。

（6）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。欲使溶液中c(Mn2+)≤1.0×10－5 mol·L-1，则应保持溶液中c(S2－)≥ mol·L－1。

Answer 1

（12分）

（1）MnCO3+H2SO4 ＝MnSO4+ CO2↑+H2O （2分，气体符号不扣分）

（2）抑制Mn2+的水解 （2分）

（3）MnO2+2Fe2++4H+ ＝Mn2++2Fe3++2H2O（2分）

（4）CoS和NiS （每个1分，共2分）

（5）阴（1分） Mn2++2e－＝Mn（1分） （6）1×10－6 mol/L （2分）

【解析】

试题分析：（1）碳酸锰与硫酸反应生成硫酸锰、二氧化碳和水，所以化学方程式是MnCO3+H2SO4 ＝MnSO4+ CO2↑+H2O；

（2）根据表中数据可知氢氧化锰是弱碱，所以硫酸锰水解生成氢氧化锰和硫酸，则硫酸过量的第三个作用是抑制锰离子水解；

（3）步骤Ⅱ中，MnO2在酸性条件下可将Fe2+氧化为Fe3+，二氧化锰被还原为锰离子，离子方程式是MnO2+2Fe2++4H+ ＝Mn2++2Fe3++2H2O；

（4）根据流程图可知，除杂1时，将铁离子除去，则除杂2的目的是除去镍离子和钴离子，根据沉淀的溶度积可知，加入硫化铵后，镍离子和钴离子已硫化物的沉淀除去，所以滤渣2的主要成分是CoS和NiS；

（5）电解时，锰离子在阴极发生还原反应，所以Mn在阴极析出；电极反应式是Mn2++2e－＝Mn；

（6）因为KMnS=1.0×10-11，所以欲使溶液中c(Mn2+)≤1.0×10－5 mol·L-1，则应保持溶液中c(S2－)≥KMnS/ c(Mn2+)=1×10－6 mol/L。

考点：考查对工业流程的分析，溶度积的应用，离子方程式的书写