13.锰是一种银白色的脆性金属,强度不如铁,但把锰加到钢铁中,竟然能使钢铁的强度提高4~8倍,而且还提高了钢的耐磨性,所以锰钢在工农业生产及国防建设中有着广泛的用途.
用阴离子膜电解法的新技术从含有MnCO
3、MnO
2、FeCO
3、SiO
2、Al
2O
3等成分的锰矿石中提取金属锰,其工艺流程如下(图1):
已知FeCO
3、MnCO
3难溶于水.
(1)设备1中反应后,滤液1里锰元素只以Mn
2+的形式存在,且滤渣1中也无MnO
2.则滤渣1的主要成分是SiO
2(填化学式).
(2)设备1中发生氧化还原反应的离子方程式是2Fe
2++MnO
2+4H
+=2Fe
3++Mn
2++2H
2O 或2FeCO
3+MnO
2+8H
+=2Fe
3++Mn
2++CO
2↑+4H
2O.
(3)设备2中加足量双氧水的作用是将Fe
2+完全氧化为Fe
3+.设计实验方案检验滤液2中是否存在Fe
2+:取滤液2,加入铁氰化钾溶液,如果有蓝色沉淀产生,则有Fe
2+,否则没有Fe
2+.
(4)设备4中加入过量氢氧化钠溶液,沉淀部分溶解.用化学平衡移动原理解释原因:滤渣2中存在Al(OH)
3,存在电离平衡:Al
3++3OH
-?Al(OH)
3?AlO
2-+H
++H
2O,加入NaOH溶液,H
+被中和,浓度减低,Al(OH)
3不断溶解.
(5)设备3中用阴离子膜法提取金属锰的电解装置如图2:
①电解装置中箭头表示溶液中阴离子移动的方向,则A电极是直流电源的负极.实际生产中,阳极以稀硫酸为电解液,其电极反应式为4OH
--4e
-=2H
2O+O
2↑.
②该工艺之所以采用阴离子交换膜,是为了防止Mn
2+进入阳极区发生副反应生成MnO
2造成资源浪费,写出该副反应的电极反应式Mn
2++2H
2O-2e
-=MnO
2+4H
+.