Question

【題目】MnSO4在工業中有重要應用。用軟錳礦漿（主要成分為MnO2和水，含有Fe2O3、FeO、Al2O3和少量PbO等雜質）浸出制備MnSO4，其過程如下：

I．向軟錳礦漿中通入SO2，錳、鐵、鋁、鉛元素以離子形式浸出，測得浸出液的pH＜2。

II．向浸出液中加MnO2，充分反應后，加入石灰乳，調溶液pH = 4.7。

III．再加入陽離子吸附劑，靜置后過濾。

IV．濾液蒸發濃縮，冷卻結晶，獲得MnSO4晶體。

【資料】部分陽離子形成氫氧化物沉淀的pH

離子	Fe2+	Fe3+	Al3+	Mn2+	Pb2+
開始沉淀時的pH	7.6	2.7	3.8	8.3	8.0
完全沉淀時的pH	9.7	3.7	4.7	9.8	8.8

（1）I中向軟錳礦漿中通入SO2生成MnSO4，該反應的化學方程式是________。

（2）II中加入MnO2的主要目的是________；調溶液 pH=4.7，生成的沉淀主要含有________和少量CaSO4。

（3）III中加入陽離子吸附劑，主要除去的離子是________。

（4）用惰性電極電解MnSO4溶液，可以制得高活性MnO2。

①電解MnSO4溶液的離子方程式是________。

②高活性MnO2可用于催化降解甲醛，有關微粒的變化如下圖所示，其中X是________，總反應的化學方程式是________。

Answer 1

【答案】 SO2 ＋MnO2 = MnSO4 將Fe2＋氧化為Fe3＋除去 Fe（OH）3、Al(OH)3 Pb2＋、Ca2＋ Mn2+ + 2H2OMnO2 + H2↑ + 2H+ HCO3－ HCHO + O2CO2 + H2O

【解析】軟錳礦漿(主要成分為MnO2和水，含有Fe2O3、FeO、Al2O3和少量PbO等雜質)通入SO2浸出液的pH＜2，MnO2與SO2發生氧化還原反應，其中的金屬離子主要是Mn2+，浸出液還含有少量的Fe2+、Al3+等其他金屬離子，Fe2+具有還原性，可以被MnO2在酸性條件下氧化成Fe3+，在氧化后的液體中加入石灰乳，雜質中含有Fe2+、Al3+、Ca2+、Pb2+四種陽離子，由沉淀的pH范圍知，調節pH值4.7，Fe3+、Al3+陽離子通過調pH值，轉化為氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀，加入陽離子吸附劑，除去Ca2+、Pb2+，過濾，濾液蒸發濃縮，冷卻結晶，獲得MnSO4晶體。

(1)I中向軟錳礦漿中通入SO2生成MnSO4，MnO2與SO2發生氧化還原反應的化學方程式為SO2+MnO2=MnSO4；故答案為：SO2+MnO2=MnSO4；

(2)雜質離子中Fe2+具有還原性，可以被MnO2在酸性條件下氧化成Fe3+，加入石灰乳，調節pH值4.7，Fe3+、Al3+陽離子通過調pH值，轉化為氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀，故生成的沉淀主要為Fe(OH)3、Al(OH)3和少量CaSO4；故答案為：將Fe2+氧化為Fe3+；Fe(OH)3、Al(OH)3；

(3)由題可知通過步驟III得到的溶液為含有錳離子的溶液，此步驟中需要對剩余的金屬離子進行了除雜，可以加入陽離子吸附劑，除去Ca2+、Pb2+；故答案為：Ca2+、Pb2+；

(4)①用惰性電極電解酸性MnSO4溶液可制得MnO2，陽極發生氧化反應，Mn2+失去電子轉化為MnO2，陰極水得電子發生還原反應生成氫氣，總反應離子方程式為：Mn2++2H2OMnO2+H2↑+2H+；故答案為：Mn2++2H2OMnO2+H2↑+2H+；

②氧離子與-CHO轉化為X，而X與H+生成CO2和H2O，則X表示的粒子是HCO3-，整個過程是甲醛氧化生成二氧化碳與水，該反應的總反應方程式為：HCHO+O2CO2+H2O，故答案為：HCO3-；HCHO+O2CO2+H2O。