Question

【題目】軟錳礦的主要成分MnO2，還含有Fe2O3、Al2O3、SiO2等，用軟錳礦漿吸收工業(yè)廢氣中的二氧化硫，制備高錳酸鉀的流程如圖所示：

已知：濾液A中的金屬陽離子主要是Mn2+還含有少量的Fe2+、Al3+等，幾種離子開始沉淀和完全沉淀時的pH如右表所示：

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

根據(jù)上述流程，回答下列問題：

（1）寫出軟錳礦通入二氧化硫發(fā)生的主要反應的化學方程式__。

（2）濾渣A的成分是__，其中的化學鍵類型是___。

（3）步驟②中加入MnO2的作用__。

（4）有同學認為可以用碳酸錳（MnCO3）或氫氧化錳[Mn(OH)2]替代石灰乳，你是否同意此觀點___？簡述理由___。

（5）濾液B中加入KMnO4時發(fā)生反應的離子方程式是__。

（6）第⑦步用鎳片（鎳不參與反應）和鐵板作電極，電解K2MnO4溶液可制備KMnO4。有關說法正確的是__（填字母）

A.a與電源的負極相連

B.離子交換膜為陽離子交換膜

C.陽極的電極反應為MnO42--e-=MnO4-

D.陰極的電解產(chǎn)物為KOH

Answer 1

【答案】SO2+MnO2=MnSO4 SiO2 共價鍵 將Fe2+氧化為Fe3+，便于沉淀 同意 MnCO3、Mn(OH)2與H+反應，調(diào)節(jié)溶液pH，使溶液中Fe3+、Al3+沉淀完全 3Mn2++2MnO4-+2H2O=5MnO2+4H+ BC

【解析】

已知，濾液A中的金屬陽離子主要是Mn2+還含有少量的Fe2+、Al3+等，可知軟錳礦通入二氧化硫發(fā)生的主要反應為：SO2+MnO2═MnSO4，SiO2不參與反應，濾渣A為SiO2，由離子開始沉淀及沉淀完全的pH可知，濾液A中加入MnO2是為了將Fe2+氧化為Fe3+，再加入石灰乳，調(diào)節(jié)溶液pH值，使Fe3+、Al3+轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀，再進行過濾，濾渣B中主要有氫氧化鐵、氫氧化鋁，濾液B為MnSO4溶液，MnSO4溶液中加入KMnO4，發(fā)生氧化還原反應生成MnO2，MnO2被KClO3氧化生成K2MnO4，通過電解K2MnO4溶液生成KMnO4，據(jù)此分析解答。

已知，濾液A中的金屬陽離子主要是Mn2+還含有少量的Fe2+、Al3+等，可知軟錳礦通入二氧化硫發(fā)生的主要反應為：SO2+MnO2═MnSO4，SiO2不參與反應，濾渣A為SiO2，由離子開始沉淀及沉淀完全的pH可知，濾液A中加入MnO2是為了將Fe2+氧化為Fe3+，再加入石灰乳，調(diào)節(jié)溶液pH值，使Fe3+、Al3+轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀，再進行過濾，濾渣B中主要有氫氧化鐵、氫氧化鋁，濾液B為MnSO4溶液，MnSO4溶液中加入KMnO4，發(fā)生氧化還原反應生成MnO2，MnO2被KClO3氧化生成K2MnO4，通過電解K2MnO4溶液生成KMnO4。

(1)由上述分析可知，軟錳礦通入二氧化硫發(fā)生的主要反應為SO2+MnO2=MnSO4，故答案為：SO2+MnO2=MnSO4；

(2)由上述分析可知，濾渣A為SiO2，Si與O均為非金屬元素的原子，則二者易形成共價鍵，故答案為：SiO2；共價鍵；

(3)濾液A中的金屬陽離子主要是Mn2+還含有少量的Fe2+、Al3+等，根據(jù)幾種離子開始沉淀和完全沉淀時的pH可知，不能直接沉淀Fe2+為氫氧化亞鐵，因為Mn2+也會被沉淀，從而被過濾除去，因此應該先加入氧化劑將Fe2+氧化為Fe3+，再調(diào)節(jié)溶液的pH，將Fe3+、Al3+轉(zhuǎn)化為沉淀，從而除去雜質(zhì)，故答案為：將Fe2+氧化為Fe3+，便于沉淀；

(4)鐵離子、鋁離子比錳離子更易沉淀，加入MnCO3或Mn(OH)2與H+反應，調(diào)節(jié)溶液pH，使溶液中Fe3+、Al3+沉淀完全，再通過過濾除去，同意該同學的觀點，故答案為：同意；MnCO3、Mn(OH)2與H+反應，調(diào)節(jié)溶液pH，使溶液中Fe3+、Al3+沉淀完全；

(5)濾液B 為MnSO4溶液，加入KMnO4，發(fā)生氧化還原反應生成MnO2，由化合價變化可知，+2價Mn2+與MnO4-中+7價Mn發(fā)生歸中反應生成MnO2，根據(jù)得失電子守恒，電荷守恒、元素守恒配平反應的離子方程式為3Mn2++2MnO4-+2H2O=5MnO2+4H+，故答案為：3Mn2++2MnO4-+2H2O=5MnO2+4H+；

(6)該裝置為電解池，電解K2MnO4溶液制備KMnO4，Mn元素化合價從+6價升高為+7價，失電子，發(fā)生氧化反應，則Ni電極為陽極，Fe電極為陰極，

A. Ni電極為陽極，則a與電源的正極相連，A項錯誤；

B. 陽極反應式為MnO42--e-=MnO4-，陰極反應式為：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，離子交換膜為陽離子交換膜，K+通過離子交換膜從陽極移動向陰極，陰極得到KOH，B項正確；

C. 由以上分析知，陽極反應物為K2MnO4，生成物為KMnO4，則陽極反應式為MnO42--e-=MnO4-，C項正確；

D. 陰極是水電離的氫離子放電生成氫氣和氫氧根離子，陰極反應式為：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，則陰極的電解產(chǎn)物為H2和KOH，D項錯誤；故答案為：BC。