Question

安徽凹山铁矿坐落在马鞍山境内，矿床属于陆相火山一侵入岩型铁矿床，俗称“玢岩型”铁矿，是马钢重要的矿区之一。铁矿中被称为红帘石的铁矿含锰量高，锰是冶炼锰钢的重要原料。红帘石主要成分有磁铁矿Fe₃O₄、菱铁矿FeCO₃、锰矿（MnO₂和MnCO₃）石棉Mg₃Si₃O₇(OH)₄等。工业上将红帘石处理后运用阴离子膜电解法的新技术提取金属锰并制的绿色高效水处理剂（K₂FeO₄）。工业流程如下：

（1）工业上为提高稀硫酸浸取效率一般采取的措施是（任意写两种方法）

①                                  ②                                    

（2）石棉化学式为Mg₃Si₃O₇(OH)₄也可以表示成氧化物形式，氧化物表达式为         。

（3）已知不同金属离子生成氢氧化物沉淀所需的pH如下表：

离子	Fe3+	Al3+	Fe2+	Mn2+	Mg2+
开始沉淀的pH	2.7	3.7	7.0	7.8	9.3
完全沉淀的pH	3.7	4.7	9.6	9.8	10.8

 

过程②中加氨水调节溶液的pH等于6，则滤渣B的成分                   。

（4）浸出液中以Mn²⁺形式存在，且滤渣A中无MnO₂原因                          。

（5）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        极。实际生产中，阳极以稀硫酸为电解液，阳极的电极反应式为                                          。

（6）滤渣经反应④生成绿色高效水处理剂的离子方程式                                           。

K₂FeO₄被誉为绿色高效水处理剂的原因是                                           。

 

Answer 1

【答案】

（1）①粉碎红帘石（1分）  ②提高反应的温度（其他答案合理也可酌情给分）（1分）

（2）3MgO·3SiO₂·2H₂O  （2分） （3） Fe (OH)₃  Al(OH)₃（2分）

（4）MnO₂在酸性条件下被二价铁还原为Mn²⁺（2分）

（5）负（1分） 电极反应式为4OH^—－4e^—＝O₂↑+2H₂O（2分）

（6）离子方程式2Fe(OH)₃+3ClO^—+4OH^—＝2FeO₄^2—+3Cl^—+5H₂O（2分）

原因是：FeO₄^2—具有强氧化性可以杀菌消毒，还原成Fe³⁺水解成Fe(OH)₃胶体能吸附杂质生成沉淀。（2分）

【解析】

试题分析：（1）增大接触面积、提高温度可以提高反应速率，所以粉碎红帘石、提高反应的温度可以提高稀硫酸浸取效率。

（2）根据原子守恒和化合价不变，可写出氧化物表达式：3MgO·3SiO₂·2H₂O。

（3）根据表中所给数据，pH=6时，Fe³⁺、Al³⁺完全沉淀，所以滤渣B的成分为Fe(OH)₃和Al(OH)₃。

（4）MnO₂具有氧化性，所以MnO₂在酸性条件下被二价铁还原为Mn²⁺。

（5）电解时，电解质溶液中阴离子移向阳极，所以电极B为直流电源的正极，则A电极是直流电源的负极；阳极以稀硫酸为电解液，水电离出的OH‾放电：4OH^—－4e^—＝O₂↑+2H₂O。

（6）滤渣B含Fe(OH)₃，被ClO‾氧化为FeO₄²‾，离子方程式为：2Fe(OH)₃+3ClO^—+4OH^—＝2FeO₄^2—+3Cl^—+5H₂O；FeO₄^2—具有强氧化性可以杀菌消毒，作为氧化剂反应生成的还原产物为Fe³⁺，Fe³⁺水解生成Fe(OH)₃胶体，胶体表面积大，具有较强的吸附性，能吸附杂质生成沉淀。

考点：本题考查化学工艺流程的分析、反应速率的影响因素、电解原理、方程式的书写。