Question

【题目】某种碳酸锰矿的主要成分有MnCO3、MnO2、FeCO3、MgO、SiO2、Al2O3等．已知碳酸锰难溶于水．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，流程如图1：阴离子膜法电解装置如图2所示：

(1)写出用稀硫酸溶解碳酸锰反应的离子方程式______．

(2)已知不同金属离子生成氢氧化物沉淀所需的pH如表：

离子	Fe3+	Al3+	Fe2+	Mn2+	Mg2+
开始沉淀的pH	2.7	3.7	7.0	7.8	9.3
沉淀完全的pH	3.7	4.7	9.6	9.8	10.8

加氨水调节溶液的pH等于6，则滤渣的成分是______，滤液中含有的阳离子有H+和______．

(3)在浸出液里锰元素只以Mn2+的形式存在，且滤渣中也无MnO2，请解释原因______．

(4)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______．

(5)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 1

【答案】MnCO3+2H+=Mn2++CO2↑＋H2O Al(OH)3、Fe(OH)3 Mn2+、Mg2+、NH4+ MnO2在酸性条件下被二价铁还原为Mn2+ 负 2H2O-4e－＝O2↑＋4H+ Mn2+-2e－＋2H2O＝MnO2＋4H+

【解析】

将碳酸锰矿粉溶于稀硫酸中MnCO3、FeCO3、MgO、Al2O3都和稀硫酸反应生成硫酸盐，酸性条件下，MnO2被亚铁离子还原生成Mn2+，SiO2以沉淀析出，然后向浸出液中先加双氧水、再加氨水，并调节溶液的pH到6，根据表中数据可知，pH=6时，Al3+、Fe3+完全转化为沉淀，溶液中存在Mn2+、Mg2+、NH4+，则滤渣为Al(OH)3、Fe(OH)3，然后进一步精制，再利用阴离子交换膜电解，从而得到金属Mn。

(1)碳酸锰和稀硫酸反应生成硫酸锰、二氧化碳和水，离子方程式为MnCO3+2H+=Mn2++CO2↑＋H2O；

(2)加入双氧水时将亚铁离子氧化为铁离子，根据氢氧化物沉淀需要的pH表知pH=6时，Al3+、Fe3+完全转化为沉淀，溶液中存在Mn2+、Mg2+、NH4+，则滤渣为Al(OH)3、Fe(OH)3；

(3)酸性条件下，MnO2被亚铁离子还原生成Mn2+，亚铁离子被氧化生成Fe3+，所以在浸出液里锰元素只以Mn2+的形式存在，且滤渣中也无MnO2；

(4)根据阴离子移动方向知，左边电极是阴极、右边电极是阳极，则连接阴极的电极A是电源负极，阳极上氢氧根离子放电生成氧气，电极反应式为2H2O-4e－＝O2↑＋4H+；

(5)锰离子不稳定，易被氧气氧化生成二氧化锰，所以阳极反应的副反应为Mn2+-2e－＋2H2O＝MnO2＋4H+。