Question

某种碳酸锰矿的主要成分有MnCO₃、MnO₂、FeCO₃、MgO、SiO₂、Al₂O₃等。已知碳酸锰难溶于水。一种运用阴离子膜电解法的新技术可用于从碳酸锰矿中提取金属锰，流程如下：

阴离子膜法电解装置如图所示：

（1）写出用稀硫酸溶解碳酸锰反应的离子方程式                               。
（2）在浸出液里锰元素只以Mn²⁺的形式存在，且滤渣中也无MnO₂，请解释原因                                         .
（3）（5分）已知不同金属离子生成氢氧化物沉淀所需的pH如下表：

加氨水调节溶液的pH等于6，则滤渣的成分是                             ，滤液中含有的阳离子有H+和                       。
（4）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    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                     。
（5）该工艺之所以采用阴离子交换膜，是为了防止Mn²⁺进入阳极区发生副反应生成MnO₂造成资浪费，写出该副反应的电极反应式                                  。

Answer 1

（1）MnCO₃＋2H⁺＝Mn²⁺＋CO₂↑＋H₂O（2）MnO₂在酸性条件下被二价铁还原为Mn²⁺（3）Al(OH)₃、Fe(OH)₃ ；Mn²⁺、Mg²⁺、NH₄⁺（4）负极 4OH^-－4e^-＝O₂↑＋2H₂O（5）Mn²⁺＋2H₂O－2e^-＝MnO₂＋4H⁺

试题分析：（1）碳酸盐遇到比碳酸酸性强的酸会溶解，在足量酸中生成CO₂，故反应式MnCO₃＋2H⁺＝Mn²⁺＋CO₂↑＋H₂O（2）MnO₂在酸性条件下被二价铁还原为Mn²⁺。溶液中Fe²⁺被MnO₂氧化成Fe³⁺，使MnO₂转化为Mn²⁺（3）由题可知Fe³⁺ Al³⁺沉淀沉淀完全的pH为3.7和4.7，生成沉淀Al(OH)₃和Fe(OH)₃，而Fe²⁺在氨水中与氧气也缓慢氧化为Fe(OH)₃，而滤液中的阳离子为H⁺、Mn²⁺、Mg²⁺、NH₄⁺（4）电解溶液中阴离子向阳极移动，故A电极为负极；电解池中阳极吸引阴离子,发生氧化反应化合价升高，故阳极电极反应式为4OH^-－4e^-＝O₂↑＋2H₂O；（5）阳极发生氧化反应，故Mn²⁺＋2H₂O－2e^-＝MnO₂＋4H⁺