Question

【題目】金屬錳主要用在航空、冶金及化工等行業。采用“兩礦一步法”浸出高硫高鐵碳酸錳礦(主要含有FeS2、FeCO3、SiO2、CuO等雜質)制備金屬錳的工藝流程如下:

已知:Ⅰ.福美鈉的化學式為(CH3)2CNS2Na,采用福美鈉對MnSO4溶液中重金屬進行凈化去除效果良好:

Ⅱ.部分金屬離子形成氫氧化物沉淀的pH如下表所示:

	Fe2+	Cu2+	Fe3+	Mn2+
pH(開始沉淀)	7.5	5.2	1.7	7.2
pH(完全沉淀)	9.7	7.8	3.2	10.4

回答下列問題:

（1）FeS2中S元素的化合價為_____價。

（2）浸出時，軟錳礦中的主要成分MnO2與FeS2發生氧化還原反應,寫出該反應的化學方程式:___

（3）向浸出液中吹入空氣的目的是__________(用離子方程式表示)。

（4）調節pH的最佳范圍是_______,沉淀的成分是______(填化學式)。

（5）(CH3)2CNS2H可由(CH3)2NH與CS2通過加成反應得到,1mol(CH3)2NH中,共價鍵的數目為__NA。

（6）工業上采用如圖所示的方法獲得金屬Mn，B極為____極，若沒有陰離子交換膜,Mn2+將在D極發生反應生成MnO2,則電極反應式為____________。

Answer 1

【答案】 -1 15MnO2+2FeS2+14H2SO4=15MnSO4+Fe2(SO4)3+14H2O 4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O 3.2≦pH<7.2 Fe(OH)3、SiO2、Cu(OH)2 9 正 Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+

【解析】高硫高鐵碳酸錳礦(主要含有FeS2、FeCO3、SiO2、CuO等雜質)用硫酸溶解，同時二氧化錳與FeS2發生氧化還原反應，溶液中存在Fe3+、Cu2+、Mn2+，吹入空氣將亞鐵離子完全氧化，在加入氨水，調節pH使Fe3+、Cu2+沉淀除去，加入福美鈉 (CH3)2CNS2Na除去MnSO4溶液中的重金屬離子，最后電解生成金屬錳。

(1)FeS2中Fe為+2價，則S元素的化合價為-1價，故答案為：-1；

(2)浸出時，軟錳礦中的主要成分MnO2與FeS2發生氧化還原反應，生成硫酸錳和硫酸鐵，反應的化學方程式為15MnO2+2FeS2+14H2SO4=15MnSO4+Fe2(SO4)3+14H2O，故答案為：15MnO2+2FeS2+14H2SO4=15MnSO4+Fe2(SO4)3+14H2O；

(3)向浸出液中吹入空氣是將亞鐵離子完全氧化，4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O，故答案為：4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O；

(4)根據Fe3+、Cu2+、Mn2+金屬離子形成氫氧化物沉淀的pH值，3.2≦pH<7.2時，Fe3+、Cu2+沉淀，且不影響Mn2+，沉淀中主要含有Fe(OH)3、SiO2、Cu(OH)2，溶液中還含有少量Cu2+，故答案為：3.2≦pH<7.2；Fe(OH)3、SiO2、Cu(OH)2；

(5) (CH3)2NH可以看成氨氣中的氫原子被甲基取代后的產物，1mol(CH3)2NH中，含有9mol共價鍵，故答案為：9；

(6)根據圖示，該裝置為電解池，硫酸根離子從C移向D，因此C池陰極，溶液中Mn2+離子放電生成金屬錳，D為陽極，溶液中氫氧根離子放電生成氧氣，則A為電源分解，B為正極，若沒有陰離子交換膜，溶液中的Mn2+可能在陽極被氧化生成MnO2，電極反應式為Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+，故答案為：正；Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+。