Question

【題目】金屬錳主要用在航空、冶金及化工等行業(yè)。采用“兩礦一步法”浸出高硫高鐵碳酸錳礦(主要含有FeS2、FeCO3、SiO2、CuO等雜質(zhì))制備金屬錳的工藝流程如下:

已知:Ⅰ.福美鈉的化學(xué)式為(CH3)2CNS2Na,采用福美鈉對(duì)MnSO4溶液中重金屬進(jìn)行凈化去除效果良好:

Ⅱ.部分金屬離子形成氫氧化物沉淀的pH如下表所示:

	Fe2+	Cu2+	Fe3+	Mn2+
pH(開(kāi)始沉淀)	7.5	5.2	1.7	7.2
pH(完全沉淀)	9.7	7.8	3.2	10.4

回答下列問(wèn)題:

（1）FeS2中S元素的化合價(jià)為_____價(jià)。

（2）浸出時(shí)，軟錳礦中的主要成分MnO2與FeS2發(fā)生氧化還原反應(yīng),寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式:___

（3）向浸出液中吹入空氣的目的是__________(用離子方程式表示)。

（4）調(diào)節(jié)pH的最佳范圍是_______,沉淀的成分是______(填化學(xué)式)。

（5）(CH3)2CNS2H可由(CH3)2NH與CS2通過(guò)加成反應(yīng)得到,1mol(CH3)2NH中,共價(jià)鍵的數(shù)目為__NA。

（6）工業(yè)上采用如圖所示的方法獲得金屬Mn，B極為____極，若沒(méi)有陰離子交換膜,Mn2+將在D極發(fā)生反應(yīng)生成MnO2,則電極反應(yīng)式為____________。

Answer 1

【答案】 -1 15MnO2+2FeS2+14H2SO4=15MnSO4+Fe2(SO4)3+14H2O 4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O 3.2≦pH<7.2 Fe(OH)3、SiO2、Cu(OH)2 9 正 Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+

【解析】高硫高鐵碳酸錳礦(主要含有FeS2、FeCO3、SiO2、CuO等雜質(zhì))用硫酸溶解，同時(shí)二氧化錳與FeS2發(fā)生氧化還原反應(yīng)，溶液中存在Fe3+、Cu2+、Mn2+，吹入空氣將亞鐵離子完全氧化，在加入氨水，調(diào)節(jié)pH使Fe3+、Cu2+沉淀除去，加入福美鈉 (CH3)2CNS2Na除去MnSO4溶液中的重金屬離子，最后電解生成金屬錳。

(1)FeS2中Fe為+2價(jià)，則S元素的化合價(jià)為-1價(jià)，故答案為：-1；

(2)浸出時(shí)，軟錳礦中的主要成分MnO2與FeS2發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成硫酸錳和硫酸鐵，反應(yīng)的化學(xué)方程式為15MnO2+2FeS2+14H2SO4=15MnSO4+Fe2(SO4)3+14H2O，故答案為：15MnO2+2FeS2+14H2SO4=15MnSO4+Fe2(SO4)3+14H2O；

(3)向浸出液中吹入空氣是將亞鐵離子完全氧化，4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O，故答案為：4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O；

(4)根據(jù)Fe3+、Cu2+、Mn2+金屬離子形成氫氧化物沉淀的pH值，3.2≦pH<7.2時(shí)，Fe3+、Cu2+沉淀，且不影響Mn2+，沉淀中主要含有Fe(OH)3、SiO2、Cu(OH)2，溶液中還含有少量Cu2+，故答案為：3.2≦pH<7.2；Fe(OH)3、SiO2、Cu(OH)2；

(5) (CH3)2NH可以看成氨氣中的氫原子被甲基取代后的產(chǎn)物，1mol(CH3)2NH中，含有9mol共價(jià)鍵，故答案為：9；

(6)根據(jù)圖示，該裝置為電解池，硫酸根離子從C移向D，因此C池陰極，溶液中Mn2+離子放電生成金屬錳，D為陽(yáng)極，溶液中氫氧根離子放電生成氧氣，則A為電源分解，B為正極，若沒(méi)有陰離子交換膜，溶液中的Mn2+可能在陽(yáng)極被氧化生成MnO2，電極反應(yīng)式為Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+，故答案為：正；Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+。