自然界中.锰的主要矿石有软锰矿(主要成分Mn02)和菱锰矿(主要成分MnCO3 )金属锰的提炼方式主要有火法和湿法两种．请回答下列问题:(1)火法炼锰可用铝与软锰矿高温反应进行．该反应的化学方程式是4Al+3MnO2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Al2O3+3Mn．湿法炼锰有电解硫酸锰溶液法．电解锰的生产过程分为化合浸取.氧化� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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14．自然界中，锰的主要矿石有软锰矿（主要成分Mn0₂）和菱锰矿（主要成分MnCO₃ ）金属锰的提炼方式主要有火法和湿法两种．请回答下列问题：
（1）火法炼锰可用铝与软锰矿高温反应进行．该反应的化学方程式是4Al+3MnO₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Al₂O₃+3Mn．
湿法炼锰有电解硫酸锰溶液法．电解锰的生产过程分为化合浸取、氧化净化、沉淀除杂及产品回收．其生产工艺流程如图：

已知：①菱锰矿中主要杂质是Fe²⁺、Co²⁺、Ni²⁺
②生成氢氧化物的pH如下表：

物质	Fe（OH）₂	Ni（OH）₂	Co（OH）₂	Mn（OH）₂	Fe（OH）₃
开始沉淀pH	7.5	7.7	7.6	8.3	2.7
完全沉淀pH	9.7	8.4	8.2	9.8	3.8

③有关难溶氢氧化物和硫化物pKsp数据（pKsp=-1gKsp）

难容物质	Fe（OH）₃	Ni（OH）₂	Co（OH）₂	NiS	CoS
pKsp	38.55	15.26	14.7	18.49	20.40

（2）菱锰矿粉与硫酸反应的化学方程式是MnCO₃+H₂SO₄═MnSO₄+H₂O+CO₂↑
（3）Mn0₂的作用是除去菱锰矿的硫酸浸取液中的Fe²⁺，该除杂过程的离子方程式是MnO₂+2 Fe²⁺+4H⁺═2 Fe³⁺+Mn²⁺+2H₂O
（4）使用氨水的目的是调整pH到2.7-7.6之间（填pH范围，精确到小数点后1位数字）．在“浸出液”中加入硫化按的目的是作沉淀剂，生成NiS、CoS沉淀
（5）电解槽中使用的是惰性电极板，电解反应方程式为2MnSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2H₂SO₄+O₂↑+2Mn．

分析（1）二氧化锰和铝在高温下发生铝热反应生成氧化铝和Mn，
菱锰矿的主要成分是碳酸锰，和稀硫酸发生反应MnCO₃+H₂SO₄═MnSO₄+H₂O+CO₂↑，菱锰矿中主要杂质是Fe²⁺、Co²⁺、Ni²⁺，MnO₂在酸性条件下能氧化Fe²⁺生成Fe³⁺，离子反应方程式为MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺═2Fe³⁺+Mn²⁺+2H₂O，所以二氧化锰的作用是除去Fe²⁺，氨水是除去溶液中的过量稀硫酸，增大溶液pH，调节溶液的pH在2.7-7.6之间，使铁离子转化为Fe（OH）₃沉淀，然后采用过滤方法得到滤渣A，滤渣A为Fe（OH）₃；然后向滤液中加入硫化铵，使 Co²⁺、Ni²⁺转化为NiS、CoS沉淀，然后采用过滤方法除去沉淀B，B成分为NiS、CoS沉淀，向净化液中加入硫酸铵，用惰性电极电解硫酸锰溶液，阳极上氢氧根离子放电生成氧气、阴极上锰离子放电生成Mn，最后得到硫酸溶液，硫酸循环利用，据此分析解答．

解答解：（1）二氧化锰和铝在高温下发生铝热反应生成氧化铝和Mn，化学反应方程式为4Al+3MnO₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Al₂O₃+3Mn，
故答案为：4Al+3MnO₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Al₂O₃+3Mn；
菱锰矿的主要成分是碳酸锰，和稀硫酸发生反应MnCO₃+H₂SO₄═MnSO₄+H₂O+CO₂↑，菱锰矿中主要杂质是Fe²⁺、Co²⁺、Ni²⁺，MnO₂在酸性条件下能氧化Fe²⁺生成Fe³⁺，离子反应方程式为MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺═2Fe³⁺+Mn²⁺+2H₂O，所以二氧化锰的作用是除去Fe²⁺，氨水是除去溶液中的过量稀硫酸，增大溶液pH，调节溶液的pH在2.7-7.6之间，使铁离子转化为Fe（OH）₃沉淀，然后采用过滤方法得到滤渣A，滤渣A为Fe（OH）₃；然后向滤液中加入硫化铵，使 Co²⁺、Ni²⁺转化为NiS、CoS沉淀，然后采用过滤方法除去沉淀B，B成分为NiS、CoS沉淀，向净化液中加入硫酸铵，用惰性电极电解硫酸锰溶液，阳极上氢氧根离子放电生成氧气、阴极上锰离子放电生成Mn，最后得到硫酸溶液，硫酸循环利用，
（2）碳酸锰和稀硫酸反应生成硫酸锰、二氧化碳和水，反应方程式为MnCO₃+H₂SO₄═MnSO₄+H₂O+CO₂↑，
故答案为：MnCO₃+H₂SO₄═MnSO₄+H₂O+CO₂↑；
（3）MnO₂在酸性条件下能氧化Fe²⁺生成Fe³⁺，离子反应方程式为MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺═2Fe³⁺+Mn²⁺+2H₂O，
故答案为：MnO₂+2 Fe²⁺+4H⁺═2 Fe³⁺+Mn²⁺+2H₂O；
（4）氨水是除去溶液中的过量稀硫酸，增大溶液pH，调节溶液的pH在2.7-7.6之间，使铁离子转化为Fe（OH）₃沉淀；
硫化铵使 Co²⁺、Ni²⁺转化为NiS、CoS沉淀而除去 Co²⁺、Ni²⁺，所以硫化铵的作用是作沉淀剂，生成NiS、CoS沉淀，
故答案为：2.7～7.6之间；作沉淀剂，生成NiS、CoS沉淀；
（5）用惰性电极电解硫酸锰溶液，阳极上氢氧根离子放电生成氧气、阴极上锰离子放电生成Mn，最后得到硫酸溶液，电极反应式为2MnSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$ 2H₂SO₄+O₂↑+2Mn，故答案为：2MnSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$ 2H₂SO₄+O₂↑+2Mn．

点评本题考查物质分离和提纯的综合应用，为高频考点，明确流程图中发生的反应及基本操作方法是解本题关键，熟练掌握元素化合物知识及基本反应原理，难点是溶液pH调节范围的判断，题目难度中等．

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