Question

（16分）錳是冶煉工業中常用的添加劑。以碳酸錳礦（主要成分為MnCO₃，還含有鐵、鎳、鈷等碳酸鹽雜質）為原料生產金屬錳的工藝流程如下：

已知25℃，部分物質的溶度積常數如下：

物質	Mn(OH)2	Co(OH)2	Ni(OH)2	MnS	CoS	NiS
Ksp	2.1×10-13	3.0×10-16	5.0×10-16	1.0×10-11	5.0×10-22	1.0×10-22

  （1）步驟Ⅰ中，MnCO₃與硫酸反應的化學方程式是                              。
（2）步驟Ⅱ中，MnO₂在酸性條件下可將Fe²⁺離子氧化為Fe³⁺，反應的離子方程式是                                ，加氨水調節溶液的pH為5.0-6.0，以除去Fe³⁺。
（3）步驟Ⅲ中，濾渣2的主要成分是                       。
（4）步驟Ⅳ中，在   （填“陰”或“陽”）極析出Mn，電極反應方程式為                 。
（5）電解后的廢水中還含有Mn²⁺，常用石灰乳進行一級沉降得到Mn(OH)₂沉淀，過濾后再向濾液中加入適量Na₂S，進行二級沉降。進行二級沉降的目的是                    。

Answer 1

（1）MnCO₃+H₂ SO₄ ＝MnSO₄+ CO₂↑+H₂O          （3分）
(2) MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺＝Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O          （3分）
(3) CoS和NiS                             （3分，錯、漏均扣1分）
（4）陰    （1分），Mn²⁺+2e^-＝Mn              （3分）
（5）沉降得到MnS，以進一步去除廢水中的Mn²⁺。 （3分）

試題分析：⑴加稀硫酸時樣品中的MnCO₃和硫酸反應生成可溶性的MnSO₄，并產生二氧化碳和水；
⑵據得失電子守恒有MnO₂+2Fe²⁺――Mn²⁺+2Fe³⁺，再據電荷守恒有MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺――Mn²⁺+2Fe³⁺，最后據原子守恒得MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺＝Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O；
⑶由于在第一次過濾之后的濾液中含有Mn²⁺、Ni²⁺、Co²⁺，向其中加入(NH₄)₂S，根據各物質的溶度積常數可確定有CoS和NiS沉淀（濾渣2）生成；
⑷由于第二次過濾后的濾液中主要含有NiSO₄，電解該溶液時Ni²⁺在陰極上被還原：Mn²⁺+2e^-＝Mn；
⑸由于將一級沉降得到Mn(OH)₂沉淀過濾之后的濾液中還含有Mn²⁺，以進一步去除廢水中的Mn²⁺，向該濾液中加入適量Na₂S，進行二級沉降得到MnS[據溶解積常數確定其溶解度比Mn(OH)₂小]。