Question

二氧化錳可用作干電池去極劑，合成工業(yè)的催化劑和氧化劑，玻璃工業(yè)和搪瓷工業(yè)的著色劑、消色劑、脫鐵劑等。

Ⅰ(1)鋅—錳堿性電池具有容量大、放電電流大的特點，因而得到廣泛應(yīng)用。電池的總反應(yīng)式為Zn(s)＋2MnO₂(s)＋H₂O(l)===Zn(OH)₂(s)＋Mn₂O₃(s)。

電池的正極反應(yīng)式為________________________________

Ⅱ某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組擬從廢舊干電池中回收二氧化錳制取碳酸錳。

①將干電池剖切、分選得到黑色混合物（主要成分為MnO₂）洗滌、過濾、烘干。

②將上述固體按固液體積比2:9加入濃鹽酸、加熱，反應(yīng)完全后過濾、濃縮。

③向上述溶液中加入Na₂CO₃溶液，邊加邊攪拌，再過濾即可得到碳酸錳。

（2）在第②步中，將上述固體與濃鹽酸混合的目的是________________________________

（3）有人認為，將第③步中的Na₂CO₃溶液換成NH₄HCO₃溶液，也能達到上述目的，但同時有氣體生成。請寫出加入NH₄HCO₃溶液時發(fā)生的離子反應(yīng)方程式：                

_______________________________________

Ⅲ 濕法煉錳即電解硫酸錳溶液法。電解錳的生產(chǎn)過程分為化合浸取、氧化凈化及沉淀除雜、產(chǎn)品回收。其生產(chǎn)工藝流程如下：

已知：①菱錳礦中主要成份是碳酸錳，主要雜質(zhì)是Fe^2＋、Co^2＋、Ni^2＋。

②生成氫氧化物的pH如下表：（若某離子濃度小于等于10^-5mol/L，則認為完全沉淀）

物質(zhì)	Fe(OH)2	Ni(OH)2	Co(OH)2	Mn(OH)2
開始沉淀pH	7.5	7.7	7.6	8.3
完全沉淀pH	9.7	8.4	8.2	9.8

③有關(guān)難溶氫氧化物和硫化物pK_sp數(shù)據(jù)(pK_sp＝－lgK_sp)：

難溶物質(zhì)	Fe(OH)3[來源：全,品…中&高*考+網(wǎng)]	Ni(OH)2	Co(OH)2	NiS	CoS
pKsp	38.55	15.26	14.7	18.49	20.40

（4）菱錳礦粉與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式是________________________________。

（5）使用氨水的目的是調(diào)節(jié)pH值在________之間(填pH范圍，精確到小數(shù)點后1位數(shù)字)。

在“浸出液”中加入(NH₄)₂S（硫化銨）的目的是_________________________________

（6）電解槽中使用的是惰性電極板，電解反應(yīng)方程式為_________________________

Answer 1

【知識點】難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì)、制備實驗方案的設(shè)計

【答案解析】 (每空2分)（1）2MnO₂+2e^-+H₂O=2OH^-+Mn₂O₃   （2）將MnO₂還原成Mn²⁺

（3）Mn²⁺+2HCO₃^-=MnCO₃↓+CO₂↑+H₂O         (4)MnCO₃+H₂SO₄=MnSO₄+H₂O+CO₂↑

(5)3.8～8.3   作沉淀劑，生成NiS沉淀     (6)2MnSO₄+2H₂O 2H₂SO₄+O₂↑+2Mn

解析：（1）鋅—錳堿性電池的總反應(yīng)式為Zn(s)＋2MnO₂(s)＋H₂O(l)===Zn(OH)₂(s)＋Mn₂O₃(s),

Zn化合價升高，失電子，作負極；MnO₂中的Mn化合價降低，得電子，作正極，根據(jù)總反應(yīng)拆成兩個半反應(yīng)，電池的正極反應(yīng)式為：2MnO₂+2e^-+H₂O=2OH^-+Mn₂O₃

(2)濃鹽酸與二氧化錳發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成氯氣和氯化錳，以便于加入碳酸鈉后可以生成碳酸錳沉淀；

（3）加入NH₄HCO₃溶液時，生成氣體，離子方程式為：Mn²⁺+2HCO₃^-=MnCO₃↓+CO₂↑+H₂O

（4）菱錳礦粉主要成分是碳酸錳，與硫酸反應(yīng)生成硫酸錳、水和二氧化碳，化學(xué)方程式是:

   MnCO₃+H₂SO₄=MnSO₄+H₂O+CO₂↑

（5）二氧化錳MnO₂具有氧化性，能將菱錳礦的硫酸浸取液中的Fe²⁺氧化為Fe³⁺； 氨水可以將鐵離子沉淀，氫氧化鐵的Ksp=c³（OH^-）•c（Fe³⁺），鐵離子完全沉淀時，鐵離子的濃度是1×10^-5mol/L，此時c（OH^-）== 10^-11.2mol/L，所以pH=3.8，所以將鐵離子沉淀完全，但是錳離子未沉淀的范圍是3.8～8.3，此范圍內(nèi)Co²⁺已經(jīng)沉淀完全，所以再加入硫化銨將Ni²⁺沉淀；

（6）根據(jù)電解池的工作原理，電解硫酸錳酸性溶液生成二氧化錳、硫酸和氫氣，電解反應(yīng)方程式為：

2MnSO₄+2H₂O 2H₂SO₄+O₂↑+2Mn

【思路點撥】本題是一道實驗方案設(shè)計的工藝流程題目，考查學(xué)生各方面的綜合知識能力，尤其是第（5）題，二氧化錳將亞鐵氧化，再調(diào)節(jié)PH的計算難度大；