Question

安徽凹山鐵礦坐落在馬鞍山境內，礦床屬于陸相火山一侵入巖型鐵礦床，俗稱“玢巖型”鐵礦，是馬鋼重要的礦區之一。鐵礦中被稱為紅簾石的鐵礦含錳量高，錳是冶煉錳鋼的重要原料。紅簾石主要成分有磁鐵礦Fe₃O₄、菱鐵礦FeCO₃、錳礦（MnO₂和MnCO₃）石棉Mg₃Si₃O₇(OH)₄等。工業上將紅簾石處理后運用陰離子膜電解法的新技術提取金屬錳并制的綠色高效水處理劑（K₂FeO₄）。工業流程如下：

（1）工業上為提高稀硫酸浸取效率一般采取的措施是（任意寫兩種方法）

①                                  ②                                    

（2）石棉化學式為Mg₃Si₃O₇(OH)₄也可以表示成氧化物形式，氧化物表達式為         。

（3）已知不同金屬離子生成氫氧化物沉淀所需的pH如下表：

離子	Fe3+	Al3+	Fe2+	Mn2+	Mg2+
開始沉淀的pH	2.7	3.7	7.0	7.8	9.3
完全沉淀的pH	3.7	4.7	9.6	9.8	10.8

 

過程②中加氨水調節溶液的pH等于6，則濾渣B的成分                   。

（4）浸出液中以Mn²⁺形式存在，且濾渣A中無MnO₂原因                          。

（5）電解裝置中箭頭表示溶液中陰離子移動的方向；則A電極是直流電源的        極。實際生產中，陽極以稀硫酸為電解液，陽極的電極反應式為                                          。

（6）濾渣經反應④生成綠色高效水處理劑的離子方程式                                           。

K₂FeO₄被譽為綠色高效水處理劑的原因是                                           。

 

Answer 1

【答案】

（1）①粉碎紅簾石（1分）  ②提高反應的溫度（其他答案合理也可酌情給分）（1分）

（2）3MgO·3SiO₂·2H₂O  （2分） （3） Fe (OH)₃  Al(OH)₃（2分）

（4）MnO₂在酸性條件下被二價鐵還原為Mn²⁺（2分）

（5）負（1分） 電極反應式為4OH^—－4e^—＝O₂↑+2H₂O（2分）

（6）離子方程式2Fe(OH)₃+3ClO^—+4OH^—＝2FeO₄^2—+3Cl^—+5H₂O（2分）

原因是：FeO₄^2—具有強氧化性可以殺菌消毒，還原成Fe³⁺水解成Fe(OH)₃膠體能吸附雜質生成沉淀。（2分）

【解析】

試題分析：（1）增大接觸面積、提高溫度可以提高反應速率，所以粉碎紅簾石、提高反應的溫度可以提高稀硫酸浸取效率。

（2）根據原子守恒和化合價不變，可寫出氧化物表達式：3MgO·3SiO₂·2H₂O。

（3）根據表中所給數據，pH=6時，Fe³⁺、Al³⁺完全沉淀，所以濾渣B的成分為Fe(OH)₃和Al(OH)₃。

（4）MnO₂具有氧化性，所以MnO₂在酸性條件下被二價鐵還原為Mn²⁺。

（5）電解時，電解質溶液中陰離子移向陽極，所以電極B為直流電源的正極，則A電極是直流電源的負極；陽極以稀硫酸為電解液，水電離出的OH‾放電：4OH^—－4e^—＝O₂↑+2H₂O。

（6）濾渣B含Fe(OH)₃，被ClO‾氧化為FeO₄²‾，離子方程式為：2Fe(OH)₃+3ClO^—+4OH^—＝2FeO₄^2—+3Cl^—+5H₂O；FeO₄^2—具有強氧化性可以殺菌消毒，作為氧化劑反應生成的還原產物為Fe³⁺，Fe³⁺水解生成Fe(OH)₃膠體，膠體表面積大，具有較強的吸附性，能吸附雜質生成沉淀。

考點：本題考查化學工藝流程的分析、反應速率的影響因素、電解原理、方程式的書寫。