工业电解硫酸锰
硫酸锰(化学式MnSO4,式量151.00),其一水合物为微红色斜方晶体,相对密度为3.50,熔点为700℃,易溶于水,不溶于乙醇。其以多种水合物的形式存在。[1]
硫酸锰在850℃时开始分解,因受热程度不同,可放出SO3,SO2或氧气,残余物有二氧化锰或四氧化三锰。硫酸锰的结晶水合物加热到280℃时,都可以失去自身的结晶水而成为无水物。[1]
硫酸锰是合成脂肪酸的作物需要的微量元素,因此硫酸锰可以做为肥料施进土壤,可以增产。硫酸锰加到动物饲料中,有催肥的效果。硫酸锰也是制备其它锰盐的原料和分析试剂。在电解锰、染料、造纸以及陶瓷等工业生产中也要用到硫酸锰。[1]
因为易潮解,适用范围受到限制。硫酸锰不燃,具刺激性。吸入、摄入或经皮吸收有害,具刺激作用。长期吸入该品粉尘,可引起慢性锰中毒,早期以神经衰弱综合征和神经功能障碍为主,晚期出现震颤麻痹综合征。 对环境有危害,对水体可造成污染。
另外,硫酸锰还有一水合硫酸锰与四水合硫酸锰等多种水合物。
通常可以将石墨电极视作惰性电极,不参与电解反应。而二价锰没有到最高价正七价,所以能被氧化。
(注:硫酸锰显弱酸性,因为二价锰会轻微水解)
阳极反应:mn2+
2h2o
-
2e
====
mno2(s)
+
4h+
阴极反应:2h+
+
2e
====
h2(g)
总反应:mnso4+2h2o=mno2↓+h2↑+h2so4
槽电压槽电压就是电解槽内相邻阴、阳极之间的电压低数值。它可用每对阴、阳极之间的实际电压低来表示。但在生产实践中,由于电解槽的数目很多,阴阳极对数则更多,而每对阴阳极之间的电压降因具体情况不同而有所差别,所以并不使用测定方法,而是用供给所有串联电积槽的总电压减支导电板的电压降,除以串联电路上的总槽数,所得的高即为槽电压,公式表示为
式中 V槽——槽电压;V1——所有串联的电解槽总电压;V2——导电板电压降;N——电解槽总数。一个电解槽的电压由下列部分构成:电解MnO2的理论分解电压、电解质溶液的电压降,以及接线的接触电阻、极板电阻等所引起的电压降,用公表示为 V槽=(φ+-φ-)+IR液+IR极+IR接式中 (φ+-φ-)——电极极化电势,即电解MnO2的理论分解电压; IR液——电积液电阻电压降; IR极——极板电阻电压降; IR接——接触电阻电压降。电解液虽然可以依靠离子导电,但与金属导体相比,电阴要大得多。当电流通过电解液时,必然引起时压降,其大小与电流密度、阴阳彬间距离、电解液的电阻率成正比,可用以下公式表示V液=IR液=J·ρL式中 V液——电解液电阻电压降,V J——阳极电流密度,A/m2ρ——电解液的电阻率,Ω·mL——阴阳极刘距离,m
同时我没有记错的话,正极负极是在原电池的时候提及的,在电解时提的应该是阳极阴极。
阴极:2H^+
+2e^-=H2↑
阳极:4OH^-
-4e^-=2H2O+O2↑
二氧化锰
是沉淀没错,这是疏忽。
化学教学
有时候在离开溶液
复分解反应
后,对于沉淀的存在不很严谨的。
阴极:2H+ +2e-=H2(气体符号)
总反应:MnSO4+2H2O=MnO2+H2(气体符号)+H2SO4
(2019·新课标)高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料,工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备。
(1)“滤渣1”含有S和SiO2(不溶性硅酸盐);写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式:MnO2+MnS+2H2SO4=2MnSO4+S+2H2O。
(2)“氧化”中添加适量的MnO2的作用是将Fe2+氧化为Fe3+。
(3)“调pH”除铁和铝,溶液的pH范围应调节为4.7~6之间。
(4)“除杂1”的目的是除去Zn2+和Ni2+,“滤渣3”的主要成分是NiS和ZnS。
(5)“除杂2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2+。若溶液酸度过高,Mg2+沉淀不完全,原因是F−与H+结合形成弱电解质HF,MgF2====Mg2++2F−平衡向右移动。
(6)写出“沉锰”的离子方程式:Mn2++2HCO3=MnCO3↓+CO2↑+H2O。
(7)层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料,其化学式为LiNixCoyMnzO2,其中Ni、Co、Mn的化合价分别为+2、+3、+4。当x=y=1/3时,z=1/3。