Question

工业上以软锰矿为原料，利用硫酸亚铁制备高纯二氧化锰的流程如下：某软锰矿的主要成分为MnO2，还含有Si（

工业上以软锰矿为原料，利用硫酸亚铁制备高纯二氧化锰的流程如下：某软锰矿的主要成分为MnO2，还含有Si（16.27%）、Fe（5.86%）、Al（3.42%）、Zn（2.68%）和Cu（0.86%）等元素的化合物．部分阳离子以氢氧化物或硫化物的形式完全沉淀时溶液的pH见下表． 沉淀物 Al（OH）3 Fe（OH）3 Fe（OH）2 Mn（OH）2 CuS ZnS MnS FeS pH 5.2 3.2 9.7 10.4 ≥-0.42 ≥2.5 ≥7 ≥7回答下列问题：（1）硫酸亚铁在酸性条件下将MnO2还原为MnSO4，酸浸时发生的主要反应的离子方程式为______．（2）调节pH时不用氢氧化钠原因是：______，理论上，调节pH的最小值为______，滤渣B的主要成分是______．（3）加入MnS的目的是除去______杂质．（4）碱性锌锰电池中，MnO2参与的电极反应方程式为______．回收废旧碱性锰电池中的锰，可向含锰混合物中加入一定量的稀硫酸、稀草酸，并不断搅拌至无气泡为止，其主要反应为：2MnO（OH）+MnO2+2H2C2O4+3H2SO4=3MnSO4+4CO2↑+6H2O，该方法的优点是______．

Answer 1

（1）根据FeSO₄在反应条件下将MnO₂还原为MnSO₄，Fe²⁺被氧化为Fe³⁺，故酸浸时生成硫酸锰、硫酸铁，根据元素守恒还有水生成，反应方程式为：2Fe²⁺+MnO₂+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O，
故答案为：2Fe²⁺+MnO₂+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O；
（2）酸浸后的过滤液中含有Mn²⁺、Fe³⁺、Al³⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Fe²⁺，若使用氢氧化钠溶液，会使铝离子反应生成偏铝酸根离子，无法生成沉淀，锰离子与氢氧根离子反应生成氢氧化锰沉淀；铝离子完全沉淀时溶液的pH=5.2，铁离子完全沉淀时溶液pH=3.2，所以调节溶液的最小pH为5.2；结合题中阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH可知，Fe³⁺、Al³⁺完全转化为Fe（OH）₃和Al（OH）₃沉淀，其它离子不沉淀，故滤渣A的主要成分为Fe（OH）₃和Al（OH）₃，
故答案为：氢氧化钠会使氢氧化铝溶解、使锰离子沉淀；5.2；Fe（OH）₃和Al（OH）₃；
（3）根据题中硫化物的K_sp可知，加入MnS是为了生成溶解度更小的CuS、ZnS而除去Cu²⁺、Zn²⁺，
故答案为：Cu²⁺、Zn²⁺；
（4）碱性锌锰干电池中Zn作负极，则MnO₂作正极得电子，其电极反应式应为MnO₂+H₂O+e^-=MnOOH+OH^-；根据反应方程式可知，该方法的优点为：工艺流程简单；生成二氧化碳和水不影响硫酸锰的纯度；反应过程中无有毒物质生成，不会造成二次污染等，
故答案为：MnO₂+H₂O+e^-=MnOOH+OH^-；工艺流程简单；生成二氧化碳和水不影响硫酸锰的纯度；反应过程中无有毒物质生成，不会造成二次污染等．