Question

MnSO₄在工业中有重要应用。用软锰矿浆（主要成分为MnO₂和水，含有Fe₂O₃、FeO、Al₂O₃和少量PbO等杂质）浸出制备MnSO₄，其过程如下：

I．向软锰矿浆中通入SO₂，锰、铁、铝、铅元素以离子形式浸出，测得浸出液的pH＜2。

II．向浸出液中加MnO₂，充分反应后，加入石灰乳，调溶液pH = 4.7。

III．再加入阳离子吸附剂，静置后过滤。

IV．滤液蒸发浓缩，冷却结晶，获得MnSO₄晶体。

【资料】部分阳离子形成氢氧化物沉淀的pH

离子	Fe^2+	Fe^3+	Al^3+	Mn^2+	Pb^2+
开始沉淀时的pH	7.6	2.7	3.8	8.3	8.0
完全沉淀时的pH	9.7	3.7	4.7	9.8	8.8

（1）I中向软锰矿浆中通入SO₂生成MnSO₄，该反应的化学方程式是________。

（2）II中加入MnO₂的主要目的是________；调溶液 pH=4.7，生成的沉淀主要含有________和少量CaSO₄。

（3）III中加入阳离子吸附剂，主要除去的离子是________。

（4）用惰性电极电解MnSO₄溶液，可以制得高活性MnO₂。

①电解MnSO₄溶液的离子方程式是________。

②高活性MnO₂可用于催化降解甲醛，有关微粒的变化如下图所示，其中X是________，总反应的化学方程式是________。

Answer

SO2 ＋MnO2 = MnSO4 将Fe2＋氧化为Fe3＋除去 Fe（OH）3、Al(OH)3 Pb2＋、Ca2＋ Mn2+ + 2H2OMnO2 + H2↑ + 2H+ HCO3－ HCHO + O2CO2 + H2O

【解析】软锰矿浆(主要成分为MnO2和水，含有Fe2O3、FeO、Al2O3和少量PbO等杂质)通入SO2浸出液的pH＜2，MnO2与SO2发生氧化还原反应，其中的金属离子主要是Mn2+，浸出液还含有少量的Fe2+、Al3+等其他金属离子，Fe2+具有还原性，可以被MnO2在酸性条件下氧化成Fe3+，在氧化后的液体中加入石灰乳，杂质中含有Fe2+、Al3+、Ca2+、Pb2+四种阳离子，由沉淀的pH范围知，调节pH值4.7，Fe3+、Al3+阳离子通过调pH值，转化为氢氧化铁、氢氧化铝沉淀，加入阳离子吸附剂，除去Ca2+、Pb2+，过滤，滤液蒸发浓缩，冷却结晶，获得MnSO4晶体。

(1)I中向软锰矿浆中通入SO2生成MnSO4，MnO2与SO2发生氧化还原反应的化学方程式为SO2+MnO2=MnSO4；故答案为：SO2+MnO2=MnSO4；

(2)杂质离子中Fe2+具有还原性，可以被MnO2在酸性条件下氧化成Fe3+，加入石灰乳，调节pH值4.7，Fe3+、Al3+阳离子通过调pH值，转化为氢氧化铁、氢氧化铝沉淀，故生成的沉淀主要为Fe(OH)3、Al(OH)3和少量CaSO4；故答案为：将Fe2+氧化为Fe3+；Fe(OH)3、Al(OH)3；

(3)由题可知通过步骤III得到的溶液为含有锰离子的溶液，此步骤中需要对剩余的金属离子进行了除杂，可以加入阳离子吸附剂，除去Ca2+、Pb2+；故答案为：Ca2+、Pb2+；

(4)①用惰性电极电解酸性MnSO4溶液可制得MnO2，阳极发生氧化反应，Mn2+失去电子转化为MnO2，阴极水得电子发生还原反应生成氢气，总反应离子方程式为：Mn2++2H2OMnO2+H2↑+2H+；故答案为：Mn2++2H2OMnO2+H2↑+2H+；

②氧离子与-CHO转化为X，而X与H+生成CO2和H2O，则X表示的粒子是HCO3-，整个过程是甲醛氧化生成二氧化碳与水，该反应的总反应方程式为：HCHO+O2CO2+H2O，故答案为：HCO3-；HCHO+O2CO2+H2O。