Question

某含锰矿物的主要成分有MnCO₃、MnO₂、FeCO₃、SiO₂、Al₂O₃等。已知FeCO₃、MnCO₃难溶于水。一种运用阴离子膜电解法的新技术可用于从碳酸锰矿中提取金属锰，主要物质转化关系如下：

（1）设备1中反应后，滤液1里锰元素只以Mn²⁺的形式存在，且滤渣1中也无MnO₂。滤渣1的主要成分是        （填化学式）。

（2）设备1中发生氧化还原反应的离子方程式是        。

（3）设备2中加足量双氧水的作用是        。设计实验方案检验滤液2中是否存在Fe²⁺：        。

（4）设备4中加入过量氢氧化钠溶液，沉淀部分溶解,。用化学平衡移动原理解释原因：        。

（5）设备3中用阴离子膜法提取金属锰的电解装置图如下：

① 电解装置中箭头表示溶液中阴离子移动的方向，则A电极是直流电源的        极。实际生产中，阳极以稀硫酸为电解液，阳极的电极反应式为            。

② 该工艺之所以采用阴离子交换膜，是为了防止Mn²⁺进入阳极区发生副反应生成MnO₂造成资源浪费，写出该副反应的电极反应式               。

Answer

（2）2Fe2+＋MnO2＋4H+＝2Fe3+＋Mn2+＋2H2O

或2FeCO3＋MnO2＋8H+＝2Fe3+＋Mn2+＋CO2↑＋4H2O

（3）将Fe2+完全氧化为Fe3+；取滤液2，加入铁氰化钾溶液，如果有蓝色沉淀产生，则有Fe2＋，否则没有Fe2＋。（4）滤渣2中存在Al(OH)3，存在电离平衡: Al3++3OH—Al（OH）3AlO2—+H++H2O，加入NaOH溶液，H＋被中和,浓度减低， Al(OH)3不断溶解。

（5）①负极；4OH——4e—＝2H2O＋O2↑②Mn2+＋2H2O－2e-＝MnO2＋4H+

【解析】

试题分析：（1）含锰矿物的主要成分有MnCO3、MnO2、FeCO3、SiO2、Al2O3等，加入稀硫酸后，SiO2不能与硫酸发生反应，所以滤渣1的主要成分是SiO2；

（2）设备1中FeCO3可与硫酸反应生成亚铁离子，Fe2＋与MnO2发生氧化还原反应，反应的离子方程式为2Fe2+ ＋ MnO2＋4H+ ＝ 2Fe3+＋Mn2+＋2H2O 或2FeCO3＋MnO2＋8H+ ＝ 2Fe3+＋Mn2+＋CO2↑＋4H2O；

（3）设备2中加足量双氧水的作用是将Fe2+完全氧化为Fe3+，检验滤液2中是否存在Fe2+的方法是取滤液2，加入铁氰化钾溶液，如果有蓝色沉淀产生，则有Fe2＋，否则没有Fe2＋；

（4）设备4中的滤渣为氢氧化铝和氢氧化铁，加入过量氢氧化钠溶液，NaOH与氢氧化铝反应，使其溶解，用化学平衡移动原理解释原因为Al(OH)3中存在电离平衡: Al3++3OH—Al（OH）3AlO2—+H++H2O ，加入NaOH溶液，H＋被中和,浓度减低， Al(OH)3不断溶解。

（5）①电解池中，阴离子由阴极流向阳极，则B为正极，A为负极，阳极以稀硫酸为电解液，阳极的电极反应式为4OH——4e—＝2H2O＋O2↑；

②该副反应为Mn2+失去电子氧化成为MnO2，电极反应式为Mn2+＋2H2O－2e-＝MnO2＋4H+。

考点：考查化学实验的设计和评价，物质的制备、收集和净化物质的分离等知识。