Question

【題目】用軟錳礦(MnO2)、黃鐵礦(FeS2)酸浸生產(chǎn)硫酸錳(MnSO4)，并進(jìn)一步電解制取二氧化錳(EMD)的工藝流程如下：

I. 將軟錳礦、黃鐵礦和硫酸按一定比例放入反應(yīng)釜中，攪拌，加熱保溫反應(yīng)一定時間。

II. 向反應(yīng)釜中加入MnO2、CaCO3試劑，再加入Na2S溶液除掉浸出液中的重金屬。

III. 過濾，向?yàn)V液中加入凈化劑進(jìn)一步凈化，再過濾，得到精制MnSO4溶液。

IV. 將精制MnSO4溶液送入電解槽，電解制得EMD。

請回答下列問題：

(1)步驟I中攪拌、加熱的目的是 。完成酸浸過程中反應(yīng)的離子方程式：

(2) 加入CaCO3將浸出液pH調(diào)至pH=5，從而除掉鐵，請解釋用CaCO3除鐵的原理： 。(結(jié)合離子方程式解釋)

(3)步驟IV中用如圖所示的電解裝置電解精制的MnSO4溶液，生成EMD的是

極(填“a”或“b”)，生成EMD的電極反應(yīng)式是 。

(4)EMD可用作堿性鋅錳電池的材料。已知堿性鋅錳電池的反應(yīng)式為：Zn＋2MnO2＋2H2O＝2MnOOH＋Zn(OH)2。

下列關(guān)于堿性鋅錳電池的說法正確的是 (填字母序號)。[來源

A．堿性鋅錳電池是二次電池

B．堿性鋅錳電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能

C．正極反應(yīng)為：2MnO2＋2H2O＋2e－＝2MnOOH＋2OH－

D．堿性鋅錳電池工作時，電子由MnO2經(jīng)外電路流向Zn極

Answer 1

【答案】(1)加快反應(yīng)速率，充分接觸 (2分)

FeS2+4MnO2+8H+=4Mn2++Fe2++S+SO42-+4H2O(2分)

(2)Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+，加入CaCO3后，由于CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O，使得Fe3+的水解平衡向正反應(yīng)方向移動，F(xiàn)e3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀而被除去。(寫出一個離子方程式給1分，兩個離子方程式2分，文字表述1分，共3分)

(3)b(2分)Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+(3分)

(4)BC(2分)(漏選給1分，有錯選不給分)

【解析】

試題分析：(1)將軟錳礦、黃鐵礦和硫酸按一定比例放入反應(yīng)釜中，攪拌，加熱，加熱溫度升高，反應(yīng)速率加快，攪拌可以使反應(yīng)物充分接觸；FeS2反應(yīng)生成Fe2+、S、SO42-，S元素的化合價升高8價，MnO2中Mn元素的化合價降低2價，則FeS2與MnO2的計(jì)量數(shù)之比為1：4，結(jié)合原子守恒得到方程式為：FeS2+4MnO2+8H+═4Mn2++Fe2++S+SO42-+4H2O；

(2)在溶液中存在水解平衡：Fe3++3H2O Fe(OH)3+3H+，加入CaCO3后，由于CaCO3(s) Ca2+(aq)+CO32-(aq)，CO32-+2H+═CO2↑+H2O，溶液中氫離子濃度減小，使得Fe3+的水解平衡向正反應(yīng)方向移動，因此Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀而被除去；

(3)錳離子在陽極失電子生成二氧化錳，b極與正極相連為陽極，所以二氧化錳在b極生成；其電極反應(yīng)式為：Mn2++2H2O-2e-═MnO2+4H+；

(4)A．鋅錳干電池不能充電，完全放電后不能再使用，屬于一次電池，故A錯誤；B．原電池裝置是向外提供電能的裝置，其能量轉(zhuǎn)化為化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，故B正確；C．正極上二氧化錳得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為MnO2+e-+H2O═MnO(OH)+OH-，故C正確；D．電子從負(fù)極沿導(dǎo)線流向正極，而電流從正極沿著導(dǎo)線流向負(fù)極，則電子由Zn極經(jīng)外電路流向MnO2，故D錯誤；故答案為BC。