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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pHMn(OH)2Fe(OH)2Fe(OH)3Cu(OH)2开始沉
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问题描述:

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)2Fe(OH)2Fe(OH)3Cu(OH)2
开始沉淀时8.36.32.74.7
完全沉淀时9.88.33.76.7
注:金属离子的起始浓度为0.1mol/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.其具体做法是用酸化的NaClO3溶液将MnCl2氧化,该反应的离子方程式为:□Mn2++□ClO3-+□___=□___+□___+□___.

(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___.

刘波回答:
  菱锰矿用盐酸酸浸,MnCO3、FeCO3、Cu2(OH)2CO3与盐酸反应,SiO2不与盐酸反应,过滤得到滤渣1为SiO2,滤液1中含有氯化镁、氯化亚铁、氯化铜及剩余的HCl,向滤液中加入生石灰,调节溶液pH=4,加入过氧化氢将溶液中Fe2+氧化为Fe3+,在PH=4时氧化得到Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,过滤除去,滤液2中加入MnS,将溶液中Cu2+转化为CuS沉淀过滤除去,滤液3中为MnCl2,系列转化得到MnO2,   (1)根据影响化学反应速率的因素,菱锰矿使用前需将其粉碎,主要目的是增大接触面积,提高反应速率;盐酸MnCO3反应生成氯化锰、CO2 和水,反应的化学方程式为MnCO3+2HCl=MnCl2+CO2↑+H2O,   故答案为:增大接触面积,提高反应速率;MnCO3+2HCl=MnCl2+CO2↑+H2O;   (2)双氧水具有氧化性,Fe2+具有还原性,加入双氧水将Fe2+氧化成Fe3+,在PH=4时得到Fe(OH)3 沉淀,反应的离子方程式为:2Fe2++H2O2+4H2O=2Fe(OH)3↓+4H+,   故答案为:2Fe2++H2O2+4H2O=2Fe(OH)3↓+4H+;   (3)硫化锰与氯化铜反应生成更难溶的CuS,同时得到氯化镁,离子方程式为:MnS+Cu2+=Mn2++CuS,   故答案为:MnS+Cu2+=Mn2++CuS;   (4)用酸化的NaClO3溶液将MnCl2氧化得到MnO2,Mn元素的化合价由+2价升高到+4价发生氧化反应,则Cl元素发生还原反应生成Cl2,然后配平的离子方程式为:5Mn2++2ClO3-+4H2O=Cl2↑+5MnO2+8H+,   故答案为:5;2;4H2O;Cl2↑;5MnO2;8H+;   (5)①电解法由MnCl2转化为MnO2,Mn元素失电子发生氧化反应,做电解池的阳极,电极反应为:Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+,   故答案为:Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+;   ②检验氯气的操作是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,   故答案为: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;   ③若其它条件不变,增大Mn2+浓度,有利于Mn2+放电,不利于Cl-放电,所以无氯气产生,   故答案为:其它条件不变下,增大Mn2+浓度,有利于Mn2+放电(不利于Cl-放电).
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