Question

【题目】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：

【资料】部分阳离子形成氢氧化物沉淀的pH

离子	Fe2+	Fe3+	Al3+	Mn2+	Pb2+
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)向软锰矿浆中通入SO2生成MnSO4，该反应的化学方程是___________。

(2)加入MnO2的主要目的是___________；

(3)在氧化后的液体中加入石灰浆，用于调节pH，pH应调至____范围，生成的沉淀主要含有____和少量CaSO4。

(4) 阳离子吸附剂可用于主要除去的离子是______________。

(5) 用惰性电极电解MnSO4溶液，可以制得高活性MnO2。电解MnSO4、ZnSO4和H2SO4的混合溶液可制备MnO2和Zn，写出阳极的电极反应方程式________________。

Answer 1

【答案】 SO2+MnO2=MnSO4 将Fe2+氧化为Fe3+ 4.7≤pH<8.3 Fe(OH)3、Al(OH)3 Ca2+、Pb2+ Mn2+2e+2H2O=MnO2↓+4H+

【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得到浸出液，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浆，杂质中含有Fe2+、Al3+、Ca2+、Pb2+四种阳离子，由沉淀的pH范围知，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+，故答案为：将Fe2+氧化为Fe3+；

(3)杂质中含有Fe3+、Al3+阳离子，从图可表以看出，大于4.7可以将Fe3+和Al3+除去，小于8.3是防止Mn2+也沉淀，所以只要调节pH值在4.7～8.3间即可，Fe3+、Al3+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：4.7≤pH＜8.3； Fe(OH)3、Al(OH)3；

(4)从吸附率的图可以看出，Ca2+、Pb2+的吸附率较高，故答案为：Pb2+、Ca2+；

(5)电解MnSO4、ZnSO4和H2SO4的混合溶液可制备MnO2和Zn，阳极上是发生氧化反应，元素化合价升高为MnSO4失电子生成MnO2，ZnSO4反应得到电子生成Zn，阳极电极反应为：Mn2+-2e-+2H2O=MnO2↓+4H+，故答案为：Mn2+-2e-+2H2O=MnO2↓+4H+。