Question

【題目】一種以軟錳礦(主要成分為MnO2、SiO2、Al2O3)和黃鐵礦(FeS2、SiO2)為原料冶煉金屬錳的工藝流程如圖所示：

已知相關(guān)金屬離子[c(Mn+)=0.1molL-1]形成氫氧化物沉淀的pH如下：

金屬離子	Fe3+	Mn2+	Al3+
開始沉淀的pH	2.7	8.3	3.2
沉淀完全的pH	3.7	9.8	5.0

回答下列問題：

（1）MnO2本身不能溶于硫酸，但是在Fe2+的作用下卻能溶解，寫出該反應(yīng)的離子方程式：___。

（2）濾渣1的成分除了SiO2外，還有一種淡黃色的物質(zhì)是___(填化學(xué)式)。

（3）除雜步驟中加入的MnCO3的作用是___，該過程需調(diào)節(jié)溶液pH的范圍是___，若把pH調(diào)得過高，除了會使錳的產(chǎn)率會降低，其后果還有___。

（4）用惰性電極進(jìn)行電解，電解剛開始時(shí)陰極的電極反應(yīng)式為___，電解后陽極的電解質(zhì)溶液可返回___(填“酸浸”“除雜”或“電解”)工序繼續(xù)使用。

Answer 1

【答案】MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O S 調(diào)節(jié)溶液的pH，使Fe3+和Al3+完全沉淀 5.0≤pH＜8.3 會使Al元素形成AlO2-混入溶液中而無法分離出來 Mn2++2e-=Mn 酸浸

【解析】

在流程中，有硫酸溶解軟錳礦和黃鐵礦，Al2O3、FeS2溶解產(chǎn)生Al3+、Fe2+，MnO2和SiO2不溶解，根據(jù)題（1）（2）可知，MnO2和Fe2+、S22-在硫酸中發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Mn2+、Fe3+和S，使MnO2也溶解在溶液中，所以濾渣I的主要成分有SiO2和S，所得濾液中含有Al3+、Mn2+、Fe2+、Fe3+；然后，向?yàn)V液中加入H2O2的目的是為了將Fe2+全部轉(zhuǎn)化為Fe3+，再加入MnCO3，以調(diào)節(jié)溶液pH至5.0≤pH＜8.3，使得Fe3+、Al3+完全沉淀，這樣就可以獲得純凈的MnSO4溶液，所以濾渣2的主要成分是Fe(OH)3、Al(OH)3；再電解所得的MnSO4溶液即可得到金屬Mn。

（1）MnO2具有強(qiáng)氧化性，Fe2+具有還原性，二者在硫酸中發(fā)生氧化還原反應(yīng):MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O；

（2）FeS2中S呈-1價(jià)，也具有較強(qiáng)的還原性，可以被MnO2氧化為S，且題中已經(jīng)告知濾渣1除了SiO2之外，還含有淡黃色物質(zhì)，則只有S符合題意；

（3）除雜步驟中加入的MnCO3的作用是使Fe3+和Al3+完全沉淀，根據(jù)表格提供的信息可知，需要將溶液pH調(diào)制的范圍為5.0≤pH＜8.3；若溶液pH過高，Al(OH)3會形成AlO2-，溶解到溶液中，使得所得的MnSO4溶液含有雜質(zhì)，無法分離；

（4）電解時(shí)，點(diǎn)解質(zhì)溶液為MnSO4溶液，陰極反應(yīng)為：Mn2++2e-=Mn，陽極反應(yīng)為：2H2O-4e-=4H++O2↑，由此可以看出電解產(chǎn)物除了Mn之外，還有H2SO4，故電解后陽極的電解質(zhì)溶液可返回酸浸工序繼續(xù)使用。