锰是一种非常重要的金属元素，在很多领域有着广泛的应用。利用废铁屑还原浸出低品位软锰矿制备硫酸锰，然后进行电解，是制备金属锰的新工艺，其流程简图如图：
已知：
i.低品位软锰矿主要成分有MnO2、Al2O3、Fe2O3、Cu2（OH）2CO3、CaCO3、SiO2等。
ii.部分金属离子以氢氧化物沉淀时的pH：
| Fe2+ | Fe3+ | Al3+ | Mn2+ | Cu2+ | |
| 开始沉淀的pH | 6.8 | 1.8 | 3.7 | 8.6 | 5.2 |
| 沉淀完全的pH | 8.3 | 2.8 | 4.7 | 10.1 | 6.7 |
3MnO2+2Fe+12H+=3Mn2++2Fe3++6H2O
3MnO2+2Fe+12H+=3Mn2++2Fe3++6H2O
。（2）清液A先用H2O2处理，然后加入CaCO3，反应后溶液的pH≈5。滤渣a的主要成分中有黄铵铁矾NH4Fe3（SO4）2（OH）6。
①H2O2的作用是
2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O
2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O
（用离子方程式表示）。②滤渣a中除了黄铵铁矾，主要成分还有
Al（OH）3
Al（OH）3
。（3）用平衡移动原理解释MnS固体的作用：
MnS（s）+Cu2+=Mn2++CuS（s）
MnS（s）+Cu2+=Mn2++CuS（s）
。（4）滤渣c的成分是
CaF2
CaF2
。（5）如图所示装置，用惰性电极电解中性MnSO4溶液可以制得金属Mn。阴极反应有：
i.Mn2++2e-═Mn
ii.2H++2e-═H2↑
电极上H2的产生会引起锰起壳开裂，影响产品质量。
①电解池阳极的电极方程式是
2H2O-4e-=O2↑+4H+（或4OH--4e-=O2↑+2H2O）
2H2O-4e-=O2↑+4H+（或4OH--4e-=O2↑+2H2O）
。②清液C需要用氨水调节pH=7的原因是
降低c（H+），减弱H+的放电趋势（放电能力），使阴极上产生的H2减少
降低c（H+），减弱H+的放电趋势（放电能力），使阴极上产生的H2减少
。③电解时，中性MnSO4溶液中加入（NH4）2SO4的作用除了阴离子交换膜增大溶液导电性之外，还有
阴极2H2O+2e-=H2+2OH-，+OH-=NH3•H2O，防止溶液中因为pH过大而产生Mn（OH）2
NH
+
4
阴极2H2O+2e-=H2+2OH-，+OH-=NH3•H2O，防止溶液中因为pH过大而产生Mn（OH）2
。NH
+
4
【答案】3MnO2+2Fe+12H+=3Mn2++2Fe3++6H2O；2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；Al（OH）3；MnS（s）+Cu2+=Mn2++CuS（s）；CaF2；2H2O-4e-=O2↑+4H+（或4OH--4e-=O2↑+2H2O）；降低c（H+），减弱H+的放电趋势（放电能力），使阴极上产生的H2减少；阴极2H2O+2e-=H2+2OH-，+OH-=NH3•H2O，防止溶液中因为pH过大而产生Mn（OH）2
NH
+
4
【解答】
【点评】
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发布：2024/4/20 14:35:0组卷：14引用：1难度：0.4
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1．硫铁矿烧渣是硫铁矿生产硫酸过程中产生的工业废渣（主要含Fe2O3及少量SiO2、Al2O3等杂质）．用该烧渣制取药用辅料--红氧化铁的工艺流程如下：
（1）在“还原焙烧”中产生的有毒气体可能有．
（2）“酸浸”时间一般不超过20min,若在空气中酸浸时间过长，溶液中Fe2+含量将下降，其原因是（用离子方程式表示）．
（3）根据下表数据：
在“除杂”步骤中，为除去Fe3+和Al3+，溶液的pH最大值应小于氢氧化物 Al（OH）3 Fe（OH）3 Fe（OH）2 开始沉淀的pH 3.10 2.01 7.11 完全沉淀的pH 4.77 3.68 9.61 ，检验
Fe3+已经除尽的试剂是．
（4）“中和合成”的目的是将溶液中Fe2+转变为碳酸亚铁沉淀，则操作B是．
（5）煅烧A的反应方程式是．
（6）a g烧渣经过上述工艺可得红氧化铁b g.药典标准规定，制得的红氧化铁中含氧化铁不得少于98.0%，则所选用的烧渣中铁的质量分数应不低于（用含a、b的表达式表示）．发布：2025/1/19 8:0:1组卷：5引用：1难度：0.5 -
2．硫铁矿烧渣是硫铁矿生产硫酸过程中产生的工业废渣（主要含Fe2O3及少量SiO2、Al2O3、CaO、MgO等杂质）．用该烧渣制取药用辅料--红氧化铁的工艺流程如图：
（1）在“还原焙烧”中产生的有毒气体可能有．
（2）“酸浸”时间一般不超过20min,若在空气中酸浸时间过长，溶液中Fe2+含量将下降，其原因是（用离子方程式表示）．
（3）根据下表数据：
在“除杂”步骤中，为除去Fe3+和Al3+，溶液的pH最大值应小于氢氧化物 Al（OH）3 Mg（OH）2 Fe（OH）3 Fe（OH）2 开始沉淀的pH 3.10 8.54 2.01 7.11 完全沉淀的pH 4.77 11.04 3.68 9.61 ，检验Fe3+已经除尽的试剂是；当pH=5时，溶液中c（Al3+）=mol•L-1（已知常温下Ksp[Al（OH）3]=2.0×10-33）．
（4）“中和合成”的目的是将溶液中Fe2+转变为碳酸亚铁沉淀，则A的操作是．
（5）a g烧渣经过上述工艺可得红氧化铁b g.药典标准规定，制得的红氧化铁中含氧化铁不得少于98.0%，则所选用的烧渣中铁的质量分数应不低于（用含a、b的表达式表示）．发布：2025/1/19 8:0:1组卷：114引用：4难度：0.5 -
3．硫铁矿烧渣是硫铁矿生产硫酸过程中产生的工业废渣（主要含Fe2O3及少量SiO2、Al2O3、CaO、MgO等杂质）．用该烧渣制取药用辅料--红氧化铁的工艺流程如下：
（1）在“还原焙烧”中产生的有毒气体可能有．
（2）“酸浸”时间一般不超过20min,若在空气中酸浸时间过长，溶液中Fe2+含量将下降，其原因是（用离子方程式表示）．
（3）根据下表数据：
在“除杂”步骤中，为除去Fe3+和Al3+，溶液的pH最大值应小于氢氧化物 Al（OH）3 Mg（OH）2 Fe（OH）3 Fe（OH）2 开始沉淀的pH 3.10 8.54 2.01 7.11 完全沉淀的pH 4.77 11.04 3.68 9.61 ，常温下，当pH=5时，溶液中c（Al3+）=mol•L-1（已知常温下Ksp[Al（OH）3]═2.0×10-33）．
（4）“中和合成”的目的是将溶液中Fe2+转变为碳酸亚铁沉淀，则A的操作是．发布：2025/1/19 8:0:1组卷：12引用：1难度：0.5
