Question

（14分）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)2	Fe(OH)2	Fe(OH)3	Cu(OH)2
开始沉淀时	8.3	6.3	2.7	4.7
完全沉淀时	9.8	8.3	3.7	6.7

注：金属离子的起始浓度为0.1 mol/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）向滤液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：

□Mn^2＋＋□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Cl_2, 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      。

Answer

（14分）

（1）增大接触面积，提高反应速率；（2分） MnCO3+2HCl=MnCl2+CO2↑+H2O；（2分）

（2）2Fe2+＋H2O2＋4H2O=2Fe(OH)3↓＋4H+（2分）

（3）MnS＋Cu2＋＝Mn2＋＋CuS（2分）

（4）5Mn2＋＋2ClO3-＋4H2O＝Cl2↑＋5MnO2＋8H＋（2分）

（5）①Mn2＋－2e-＋2H2O＝MnO2＋4H+（2分）

②其它条件不变下，增大Mn2+浓度[或增大c(Mn2+)/ c(Cl-)]，有利于Mn2+放电（不利于Cl-放电。）（2分，其余答案不得分）

【解析】

试题分析：（1）因为粉碎后表面积增大，与反应物的接触面积增大，所以反应速率加快，则含杂质的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；盐酸与MnCO3反应生成氯化锰、水、二氧化碳气体，化学方程式是 MnCO3+2HCl=MnCl2+CO2↑+H2O；

（2）滤液1中含有铜离子、亚铁离子、锰离子，其中的亚铁离子可被过氧化氢氧化，离子方程式是2Fe2+＋H2O2＋4H2O=2Fe(OH)3↓＋4H+；

（3）将pH调节到4时，能使铁离子完全沉淀，再加入MnS难溶固体，则根据沉淀的转化，CuS比MnS更难溶，所以可将铜离子除去，同时不引入新的杂质，离子方程式是MnS＋Cu2＋＝Mn2＋＋CuS；

（4）用酸化的NaClO3溶液将MnCl2氧化为二氧化锰，氯酸根离子被还原为氯气，所以Mn元素的化合价升高2价，失去2个电子，Cl元素的化合价降低5价，得到5个电子，根据得失电子守恒，则Mn元素前的系数是5，氯气的系数是1，氯酸根离子的系数是2，再根据电荷守恒，则产物中有氢离子生成，其系数是8，所以反应物中有水参加，系数是4，则反应的离子方程式是5Mn2＋＋2ClO3-＋4H2O＝Cl2↑＋5MnO2＋8H＋；

（5）①MnCl2转化为MnO2的另一种方法是电解法，Mn元素的化合价升高，则锰离子在阳极发生氧化反应，所以生成二氧化锰的电极反应式是 Mn2＋－2e-＋2H2O＝MnO2＋4H+；

② 电解氯化锰时，氯离子也会在阳极放电生成氯气，其它条件不变下，若在上述MnCl2溶液中加入一定量的Mn(NO3)2粉末，则无Cl2产生，是因为增大Mn2+浓度[或增大c(Mn2+)/ c(Cl-)]，有利于Mn2+放电（不利于Cl-放电。）

考点：考查氧化还原反应的配平，电化学反应原理的应用