Question

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）向溶液1中加入双氧水时，反应的离子方程式是                  。

（3）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^－＋□H₂O＝□Cl₂＋□________＋□________。

（4）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                。

Answer

（14分）

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

（2）2Fe2+＋H2O2＋4H2O=2Fe（OH）3↓＋4H+

（3）5Mn2＋＋2ClO3-＋4H2O＝Cl2↑＋5MnO2＋8H＋

（4）① Mn2＋－2e-＋2H2O＝MnO2＋4H+

② 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 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。）

【解析】

试题分析：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+氧化为CuS沉淀过滤除去，滤液3中为MnCl2，系列转化得到MnO2；

（1）将菱锰矿粉碎，可以增大接触面积，提高反应速率；碳酸镁与盐酸反应生成氯化镁、二氧化碳与水，反应方程式为：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）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，根据电荷守恒有氢离子生成，反应离子方程式为：2Fe2++H2O2+4H2O=2Fe（OH）3↓+4H+，故答案为：2Fe2++H2O2+4H2O=2Fe（OH）3↓+4H+；

（3）用酸化的NaClO3溶液将MnCl2氧化得到MnO2，Mn元素发生氧化反应，则Cl元素发生还原反应生成Cl2，由于在酸性条件下反应，根据电荷守恒可知，生成物中有H+生成，根据H元素守恒，可知反应物中缺项物质为H2O，配平后离子方程式为：5Mn2++2ClO3-+4H2O=Cl2↑+5MnO2+8H+，故答案为：5Mn2++2ClO3-+4H2O=Cl2↑+5MnO2+8H+；

（4）①由题意可知，Mn2+转化为MnO2，发生氧化反应，由O元素守恒可知有水参加反应，由电荷守恒可知应有H+生成，电极反应式为：Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+，故答案为：Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+；

②生成氯气发生氧化反应，在阳极产生，检验Cl2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；

③Mn2+、Cl-都在阳极放电，二者为竞争关系，增大Mn2+浓度[或增大c（Mn2+）/c（Cl-）]，有利于Mn2+放电（不利于Cl-放电），故答案为：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）。

考点：考查了物质制备实验、电化学、氧化还原反应反应方程式的书写和配平等相关知识。