Question

【题目】软锰矿的主要成分MnO2，还含有Fe2O3、Al2O3、SiO2等，用软锰矿浆吸收工业废气中的二氧化硫，制备高锰酸钾的流程如图所示：

已知：滤液A中的金属阳离子主要是Mn2+还含有少量的Fe2+、Al3+等，几种离子开始沉淀和完全沉淀时的pH如右表所示：

离子	开始沉淀时的pH	完全沉淀时的pH
Fe2+	7.6	9.7
Fe3+	2.7	3.7
Al3+	3.8	4.7
Mn2+	8.3	9.8

根据上述流程，回答下列问题：

（1）写出软锰矿通入二氧化硫发生的主要反应的化学方程式__。

（2）滤渣A的成分是__，其中的化学键类型是___。

（3）步骤②中加入MnO2的作用__。

（4）有同学认为可以用碳酸锰（MnCO3）或氢氧化锰[Mn(OH)2]替代石灰乳，你是否同意此观点___？简述理由___。

（5）滤液B中加入KMnO4时发生反应的离子方程式是__。

（6）第⑦步用镍片（镍不参与反应）和铁板作电极，电解K2MnO4溶液可制备KMnO4。有关说法正确的是__（填字母）

A.a与电源的负极相连

B.离子交换膜为阳离子交换膜

C.阳极的电极反应为MnO42--e-=MnO4-

D.阴极的电解产物为KOH

Answer 1

【答案】SO2+MnO2=MnSO4 SiO2 共价键 将Fe2+氧化为Fe3+，便于沉淀 同意 MnCO3、Mn(OH)2与H+反应，调节溶液pH，使溶液中Fe3+、Al3+沉淀完全 3Mn2++2MnO4-+2H2O=5MnO2+4H+ BC

【解析】

已知，滤液A中的金属阳离子主要是Mn2+还含有少量的Fe2+、Al3+等，可知软锰矿通入二氧化硫发生的主要反应为：SO2+MnO2═MnSO4，SiO2不参与反应，滤渣A为SiO2，由离子开始沉淀及沉淀完全的pH可知，滤液A中加入MnO2是为了将Fe2+氧化为Fe3+，再加入石灰乳，调节溶液pH值，使Fe3+、Al3+转化为氢氧化铁、氢氧化铝沉淀，再进行过滤，滤渣B中主要有氢氧化铁、氢氧化铝，滤液B为MnSO4溶液，MnSO4溶液中加入KMnO4，发生氧化还原反应生成MnO2，MnO2被KClO3氧化生成K2MnO4，通过电解K2MnO4溶液生成KMnO4，据此分析解答。

已知，滤液A中的金属阳离子主要是Mn2+还含有少量的Fe2+、Al3+等，可知软锰矿通入二氧化硫发生的主要反应为：SO2+MnO2═MnSO4，SiO2不参与反应，滤渣A为SiO2，由离子开始沉淀及沉淀完全的pH可知，滤液A中加入MnO2是为了将Fe2+氧化为Fe3+，再加入石灰乳，调节溶液pH值，使Fe3+、Al3+转化为氢氧化铁、氢氧化铝沉淀，再进行过滤，滤渣B中主要有氢氧化铁、氢氧化铝，滤液B为MnSO4溶液，MnSO4溶液中加入KMnO4，发生氧化还原反应生成MnO2，MnO2被KClO3氧化生成K2MnO4，通过电解K2MnO4溶液生成KMnO4。

(1)由上述分析可知，软锰矿通入二氧化硫发生的主要反应为SO2+MnO2=MnSO4，故答案为：SO2+MnO2=MnSO4；

(2)由上述分析可知，滤渣A为SiO2，Si与O均为非金属元素的原子，则二者易形成共价键，故答案为：SiO2；共价键；

(3)滤液A中的金属阳离子主要是Mn2+还含有少量的Fe2+、Al3+等，根据几种离子开始沉淀和完全沉淀时的pH可知，不能直接沉淀Fe2+为氢氧化亚铁，因为Mn2+也会被沉淀，从而被过滤除去，因此应该先加入氧化剂将Fe2+氧化为Fe3+，再调节溶液的pH，将Fe3+、Al3+转化为沉淀，从而除去杂质，故答案为：将Fe2+氧化为Fe3+，便于沉淀；

(4)铁离子、铝离子比锰离子更易沉淀，加入MnCO3或Mn(OH)2与H+反应，调节溶液pH，使溶液中Fe3+、Al3+沉淀完全，再通过过滤除去，同意该同学的观点，故答案为：同意；MnCO3、Mn(OH)2与H+反应，调节溶液pH，使溶液中Fe3+、Al3+沉淀完全；

(5)滤液B 为MnSO4溶液，加入KMnO4，发生氧化还原反应生成MnO2，由化合价变化可知，+2价Mn2+与MnO4-中+7价Mn发生归中反应生成MnO2，根据得失电子守恒，电荷守恒、元素守恒配平反应的离子方程式为3Mn2++2MnO4-+2H2O=5MnO2+4H+，故答案为：3Mn2++2MnO4-+2H2O=5MnO2+4H+；

(6)该装置为电解池，电解K2MnO4溶液制备KMnO4，Mn元素化合价从+6价升高为+7价，失电子，发生氧化反应，则Ni电极为阳极，Fe电极为阴极，

A. Ni电极为阳极，则a与电源的正极相连，A项错误；

B. 阳极反应式为MnO42--e-=MnO4-，阴极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，离子交换膜为阳离子交换膜，K+通过离子交换膜从阳极移动向阴极，阴极得到KOH，B项正确；

C. 由以上分析知，阳极反应物为K2MnO4，生成物为KMnO4，则阳极反应式为MnO42--e-=MnO4-，C项正确；

D. 阴极是水电离的氢离子放电生成氢气和氢氧根离子，阴极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，则阴极的电解产物为H2和KOH，D项错误；故答案为：BC。