Question

18．MnSO₄在工業(yè)中有重要應(yīng)用．用軟錳礦漿（主要成分為MnO₂和水，含有Fe₂O₃、FeO、Al₂O₃和少量PbO等雜質(zhì)）浸出制備MnSO₄，其過程如下：
I． 向軟錳礦漿中通入SO₂，錳、鐵、鋁、鉛元素以離子形式浸出，測得浸出液的pH＜2．
II． 向浸出液中加MnO₂，充分反應(yīng)后，加入石灰乳，調(diào)溶液pH=4.7．
III．再加入陽離子吸附劑，靜置后過濾．
IV．濾液蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，獲得MnSO₄晶體．
【資料】部分陽離子形成氫氧化物沉淀的pH

離子	Fe2+	Fe3+	Al3+	Mn2+	Pb2+
開始沉淀時的pH	7.6	2.7	3.8	8.3	8.0
完全沉淀時的pH	9.7	3.7	4.7	9.8	8.8

（1）I中向軟錳礦漿中通入SO₂生成MnSO₄，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是SO₂+MnO₂=MnSO₄．
（2）II 中加入MnO₂的主要目的是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺；調(diào)溶液 pH=4.7，生成的沉淀主要含有Fe（OH）₃、Al（OH）₃
和少量CaSO₄．
（3）III中加入陽離子吸附劑，主要除去的離子是Ca²⁺、Pb²⁺．
（4）用惰性電極電解MnSO₄溶液，可以制得高活性MnO₂．
①電解MnSO₄溶液的離子方程式是Mn²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$MnO₂+H₂↑+2H⁺．
②高活性MnO₂可用于催化降解甲醛，有關(guān)微粒的變化如圖所示，其中X是HCO₃^-，總反應(yīng)的化學(xué)方程式是HCHO+O₂$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$CO₂+H₂O．

Answer 1

分析 軟錳礦漿（主要成分為MnO₂和水，含有Fe₂O₃、FeO、Al₂O₃和少量PbO等雜質(zhì)）通入SO₂浸出液的pH＜2，MnO₂與SO₂發(fā)生氧化還原反應(yīng)，其中的金屬離子主要是Mn²⁺，浸出液還含有少量的Fe²⁺、Al³⁺等其他金屬離子，F(xiàn)e²⁺具有還原性，可以被MnO₂在酸性條件下氧化成Fe³⁺，在氧化后的液體中加入石灰乳，雜質(zhì)中含有Fe²⁺、Al³⁺、Ca²⁺、Pb²⁺四種陽離子，由沉淀的pH范圍知，調(diào)節(jié)pH值4.7，F(xiàn)e³⁺、Al³⁺陽離子通過調(diào)pH值，轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀，加入陽離子吸附劑，除去Ca²⁺、Pb²⁺，過濾，濾液蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，獲得MnSO₄晶體，據(jù)此分析解答（1）～（3）；
（4）①用惰性電極電解酸性MnSO₄溶液可制得MnO₂，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，Mn²⁺失去電子轉(zhuǎn)化為MnO₂，由氧元素守恒可知有水參與反應(yīng)，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，水放電生成氫氣（還會生成氫氧根離子），配平書寫電極反應(yīng)式；
②氧離子與-CHO轉(zhuǎn)化為X，而X與H⁺生成CO₂和H₂O，則X表示的粒子是HCO₃^-，整個過程是甲醛氧化生成二氧化碳與水．

解答 解：（1）I中向軟錳礦漿中通入SO₂生成MnSO₄，MnO₂與SO₂發(fā)生氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式為SO₂+MnO₂=MnSO₄；
故答案為：SO₂+MnO₂=MnSO₄；
（2）雜質(zhì)離子中Fe²⁺具有還原性，可以被MnO₂在酸性條件下氧化成Fe³⁺，加入石灰乳，調(diào)節(jié)pH值4.7，F(xiàn)e³⁺、Al³⁺陽離子通過調(diào)pH值，轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀，故生成的沉淀主要為Fe（OH）₃、Al（OH）₃和少量CaSO₄；
故答案為：將Fe²⁺氧化為Fe³⁺；Fe（OH）₃、Al（OH）₃；
（3）由題可知通過步驟III得到的溶液為含有錳離子的溶液，故在此步驟對剩余的金屬離子進行了除雜，則，加入陽離子吸附劑，除去Ca²⁺、Pb²⁺；
故答案為：Ca²⁺、Pb²⁺；
（4）①用惰性電極電解酸性MnSO₄溶液可制得MnO₂，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，Mn²⁺失去電子轉(zhuǎn)化為MnO₂，陰極水得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣，總反應(yīng)離子方程式為：Mn²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$MnO₂+H₂↑+2H⁺；
故答案為：Mn²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$MnO₂+H₂↑+2H⁺；
②氧離子與-CHO轉(zhuǎn)化為X，而X與H⁺生成CO₂和H₂O，則X表示的粒子是HCO₃^-，整個過程是甲醛氧化生成二氧化碳與水，可得該反應(yīng)的總反應(yīng)方程式為：HCHO+O₂$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$CO₂+H₂O，
故答案為：HCO₃^-；HCHO+O₂$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$CO₂+H₂O．

點評 本題以制備硫酸錳的生產(chǎn)流程為知識載體，考查化學(xué)反應(yīng)的書寫，及除雜中的問題，題目難度中等，本題注意把握數(shù)據(jù)處理能力和圖象分析能力．