錳是一種非常重要的金屬元素,在很多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。利用廢鐵屑還原浸出低品位軟錳礦制備硫酸錳,然后進(jìn)行電解,是制備金屬錳的新工藝,其流程簡(jiǎn)圖如圖。
已知:
?。推肺卉涘i礦主要成分有MnO
2、Al
2O
3、Fe
2O
3、Cu
2(OH)
2CO
3、CaCO
3、SiO
2等。
ⅱ.部分金屬離子以氫氧化物沉淀時(shí)的pH
|
Fe2+ |
Fe3+ |
Al3+ |
Mn2+ |
Cu2+ |
開(kāi)始沉淀的pH |
6.8 |
1.8 |
3.7 |
8.6 |
5.2 |
沉淀完全的pH |
8.3 |
2.8 |
4.7 |
10.1 |
6.7 |
ⅲ.幾種化合物的溶解性或溶度積(K
sp)
MnF2 |
CaS |
MnS |
FeS |
CuS |
溶于水 |
溶于水 |
2.5×10-13 |
6.3×10-18 |
6.3×10-36 |
(1)研究表明,單質(zhì)Fe和Fe
2+都可以還原MnO
2.在硫酸存在的條件下,MnO
2將Fe氧化為Fe
3+的離子方程式是
3MnO2+2Fe+12H+=3Mn2++2Fe3++6H2O
3MnO2+2Fe+12H+=3Mn2++2Fe3++6H2O
。
(2)清液A先用H
2O
2處理,然后加入CaCO
3,反應(yīng)后溶液的pH≈5.濾渣a的主要成分中有黃銨鐵礬NH
4Fe
3(SO
4)
2(OH)
6。
①H
2O
2的作用是
2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O
2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O
。(用離子方程式表示)
②濾渣a中除了黃銨鐵礬,主要成分還有X.用平衡移動(dòng)原理解釋產(chǎn)生x的原因:
Al3++3H2O?Al(OH)3+3H+,加入碳酸鈣,消耗H+,H+濃度降低,平衡向右移動(dòng),最終生成Al(OH)3
Al3++3H2O?Al(OH)3+3H+,加入碳酸鈣,消耗H+,H+濃度降低,平衡向右移動(dòng),最終生成Al(OH)3
。
(3)用離子方程式表示MnS固體的作用:
MnS(s)+Cu2+=Mn2++CuS(s)
MnS(s)+Cu2+=Mn2++CuS(s)
。
(4)濾渣c(diǎn)的成分是
CaF2
CaF2
。
(5)如圖所示裝置,用惰性電極電解中性MnSO
4溶液可以制得金屬M(fèi)n.陰極反應(yīng)有:?。甅n
2++2e
-═Mn;ⅱ.2H
++2e
-═H
2↑電極上H
2的產(chǎn)生會(huì)引起錳起殼開(kāi)裂,影響產(chǎn)品質(zhì)量。
①電解池陽(yáng)極的電極方程式是
2H2O-4e-=O2↑+4H+(或4OH--4e-=O2↑+2H2O)
2H2O-4e-=O2↑+4H+(或4OH--4e-=O2↑+2H2O)
。
②清液C需要用氨水調(diào)節(jié)pH=7的原因是
降低c(H+),減弱H+的放電趨勢(shì)(放電能力),使陰極上產(chǎn)生的H2減少
降低c(H+),減弱H+的放電趨勢(shì)(放電能力),使陰極上產(chǎn)生的H2減少
。
③電解時(shí),中性MnSO
4溶液中加入(NH
4)
2SO
4的作用除了增大溶液導(dǎo)電性之外,還有
陰極2H2O+2e-=H2+2OH-,NH4++OH-=NH3?H2O,防止溶液中因?yàn)閜H過(guò)大而產(chǎn)生Mn(OH)2
陰極2H2O+2e-=H2+2OH-,NH4++OH-=NH3?H2O,防止溶液中因?yàn)閜H過(guò)大而產(chǎn)生Mn(OH)2
。(結(jié)合電極反應(yīng)式和離子方程式解釋)