Question

廢舊堿性鋅錳干電池內(nèi)部的黑色物質(zhì)A主要含有MnO₂、NH₄Cl、ZnCl₂，還有少量的FeCl₂和炭粉，用A制備高純MnCO₃，的流程圖如下．

（1）堿性鋅錳干電池的負極材料是

 

（填化學(xué)式）．
（2）第Ⅱ步操作的目的是

 

．
（3）第Ⅳ步操作是對濾液a進行深度除雜，除去Zn²⁺的離子方程式為

 

．
（已知：Ksp（MnS）=2.5×10^-13，Ksp（ZnS）=1.6×10^-24）
（4）為選擇試劑X，在相同條件下，分別用5g黑色物質(zhì)M進行制備MnSO₃的實驗，得到數(shù)據(jù)如表：

實驗編號	試劑X	MnSO4/g
1	鋅粉	2.3595
2	鐵粉	2.7184
3	硫化亞鐵	2.9911
4	30%過氧化氫	3.7349

①試劑x的最佳選擇是

 

．
②第Ⅲ步中用選出的最佳試劑X與M的主要成分反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
（5）第V步系列操作可按以下流程進行：

已知：MaCO₃難溶于水和乙醇，潮濕時易被空氣氧化，100℃開始分解；Mn（OH）₂開始沉淀時pH為7.7．請補充完成以下操作：
操作1：

 

；
操作2：過濾，用少量水洗滌2～3次；
操作3：檢測濾液，表明SO₄^2-已除干凈；
操作4：

 

；
操作5：低溫烘干．

Answer 1

考點：制備實驗方案的設(shè)計,物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實驗設(shè)計題

分析：（1）堿性鋅錳干電池中失電子的為負極；
（2）MnO₂和碳粉均不能溶于水，除去碳粉可以加熱；
（3）根據(jù)沉淀的轉(zhuǎn)化分析；
（4）①根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知用30%過氧化氫生成的MnSO₄最多；
②在酸性條件下30%過氧化氫與MnO₂反應(yīng)生成MnSO₄，根據(jù)原子守恒和電子守恒分析；
（5）MnSO₄溶液操作1為加入碳酸鈉溶液，生成MnCO₃沉淀；過濾，用少量水洗滌2～3次；然后檢驗是否洗滌干凈；由于MaCO₃難溶于水和乙醇，潮濕時易被空氣氧化，再用少量乙醇洗滌濾渣；低溫烘干得到純凈的MnCO₃；
操作1：加入Na₂CO₃調(diào)節(jié)pH，不能生成Mn（OH）₂沉淀；
操作4：MaCO₃難溶于水和乙醇，潮濕時易被空氣氧化，所以用無水乙醇洗滌．

解答： 解：（1）堿性鋅錳干電池中失電子的為負極，則鋅為負極，故答案為：Zn；
（2）MnO₂和碳粉均不能溶于水，過濾得到的濾渣為MnO₂和碳粉，除去碳粉可以加熱，所以第Ⅱ步操作加熱的目的是除去碳粉；
故答案為：除去碳粉；
（3）已知：Ksp（MnS）=2.5×10^-13，Ksp（ZnS）=1.6×10^-24，MnS可以轉(zhuǎn)化為ZnS，所以除去Zn²⁺可以用MnS，其離子方程式為：Zn²⁺+MnS=ZnS+Mn²⁺；
故答案為：Zn²⁺+MnS=ZnS+Mn²⁺；
（4）①根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知用30%過氧化氫生成的MnSO₄最多，所以試劑x的最佳選擇是30%過氧化氫；故答案為：30%過氧化氫；
②在酸性條件下30%過氧化氫與MnO₂反應(yīng)生成MnSO₄，H₂O₂中O元素的化合價升高生成O₂，其反應(yīng)的離子方程式為：MnO₂+H₂O₂+H₂SO₄=MnSO₄+2H₂O+O₂↑；
故答案為：MnO₂+H₂O₂+H₂SO₄=MnSO₄+2H₂O+O₂↑；
（5）MnSO₄溶液中加入碳酸鈉溶液，生成MnCO₃沉淀；過濾，用少量水洗滌沉淀2～3次；然后檢驗是否洗滌干凈；由于MaCO₃難溶于水和乙醇，潮濕時易被空氣氧化，再用少量乙醇洗滌濾渣；最后低溫烘干得到純凈的MnCO₃；
操作1：若要把MnSO₄轉(zhuǎn)化為MnCO₃，要加入Na₂CO₃，pH應(yīng)該小于7.7，防止生成Mn（OH）₂沉淀；故答案為：加入Na₂CO₃，控制pH＜7.7；
操作4：MnCO₃難溶于水和乙醇，潮濕時易被空氣氧化，則洗滌沉淀時不能用水，所以用無水乙醇洗滌；故答案為：用少量無水乙醇洗滌2～3次．

點評：本題考查了物質(zhì)的分離提純實驗操作，涉及原電池原理、物質(zhì)的分離、沉淀的轉(zhuǎn)化、氧化還原反應(yīng)、洗滌操作等，題目難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生的實驗?zāi)芰�和對基礎(chǔ)知識的應(yīng)用能力．