Question

【題目】MnSO4在工業(yè)中有重要應用，用軟錳礦漿(主要成分為MnO2和水，含有Fe2O3、FeO、Al2O3和少量PbO等雜質)浸出制備MnSO4，其過程如下：

【資料】部分陽離子形成氫氧化物沉淀的pH

離子	Fe2+	Fe3+	Al3+	Mn2+	Pb2+
開始沉淀時的pH	7.6	2.7	3.8	8.3	8.0
完全沉淀時的pH	9.7	3.7	4.7	9.8	8.8

(1)向軟錳礦漿中通入SO2生成MnSO4，該反應的化學方程是___________。

(2)加入MnO2的主要目的是___________；

(3)在氧化后的液體中加入石灰漿，用于調節(jié)pH，pH應調至____范圍，生成的沉淀主要含有____和少量CaSO4。

(4) 陽離子吸附劑可用于主要除去的離子是______________。

(5) 用惰性電極電解MnSO4溶液，可以制得高活性MnO2。電解MnSO4、ZnSO4和H2SO4的混合溶液可制備MnO2和Zn，寫出陽極的電極反應方程式________________。

Answer 1

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

【解析】軟錳礦漿(主要成分為MnO2和水，含有Fe2O3、FeO、Al2O3和少量PbO等雜質)通入SO2得到浸出液，MnO2與SO2發(fā)生氧化還原反應，其中的金屬離子主要是Mn2+，浸出液還含有少量的Fe2+、Al3+等其他金屬離子，Fe2+具有還原性，可以被MnO2在酸性條件下氧化成Fe3+，在氧化后的液體中加入石灰漿，雜質中含有Fe2+、Al3+、Ca2+、Pb2+四種陽離子，由沉淀的pH范圍知，Fe3+、Al3+陽離子通過調pH值，轉化為氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀，加入陽離子吸附劑，除去Ca2+、Pb2+，過濾，濾液蒸發(fā)濃縮，冷卻結晶，獲得MnSO4晶體。

(1)I中向軟錳礦漿中通入SO2生成MnSO4，MnO2與SO2發(fā)生氧化還原反應的化學方程式為SO2+MnO2=MnSO4；故答案為：SO2+MnO2=MnSO4；

(2)雜質離子中Fe2+具有還原性，可以被MnO2在酸性條件下氧化成Fe3+，故答案為：將Fe2+氧化為Fe3+；

(3)雜質中含有Fe3+、Al3+陽離子，從圖可表以看出，大于4.7可以將Fe3+和Al3+除去，小于8.3是防止Mn2+也沉淀，所以只要調節(jié)pH值在4.7～8.3間即可，F(xiàn)e3+、Al3+轉化為氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀，故生成的沉淀主要為Fe(OH)3、Al(OH)3和少量CaSO4；故答案為：4.7≤pH＜8.3； Fe(OH)3、Al(OH)3；

(4)從吸附率的圖可以看出，Ca2+、Pb2+的吸附率較高，故答案為：Pb2+、Ca2+；

(5)電解MnSO4、ZnSO4和H2SO4的混合溶液可制備MnO2和Zn，陽極上是發(fā)生氧化反應，元素化合價升高為MnSO4失電子生成MnO2，ZnSO4反應得到電子生成Zn，陽極電極反應為：Mn2+-2e-+2H2O=MnO2↓+4H+，故答案為：Mn2+-2e-+2H2O=MnO2↓+4H+。