Question

【題目】以廢舊鋅錳電池初步處理分選出的含錳廢料(MnO2、MnOOH、MnO及少量Fe、Pb等)為原料制備高純MnCl2·xH2O,實(shí)現(xiàn)錳的再生利用。其工作流程如下：

資料a．Mn的金屬活動性強(qiáng)于Fe；Mn2+在酸性條件下比較穩(wěn)定，pH高于5.5時易被O2氧化。

資料b．生成氫氧化物沉淀的pH

	Mn(OH)2	Pb(OH)2	Fe(OH)3
開始沉淀時	8.1	6.5	1.9
完全沉淀時	10.1	8.5	3.2

注：金屬離子的起始濃度為0.1 mol·L-1

（1）過程Ⅰ的目的是浸出錳。經(jīng)檢驗(yàn)濾液1中含有的陽離子為Mn2+、Fe3+、Pb2+和H+。

①M(fèi)nOOH與濃鹽酸反應(yīng)的離子方程式是_______________________________。

②檢驗(yàn)濾液1中只含Fe3+不含Fe2+的操作和現(xiàn)象是：_________________________________________。

③Fe3+由Fe2+轉(zhuǎn)化而成，可能發(fā)生的反應(yīng)有：

a．2Fe2++Cl2=2Fe3+2Cl-

b．4Fe2++O2+4H+=2Fe3++2H2O

c．……

寫出c的離子方程式：____________________。

（2）過程Ⅱ的目的是除鐵。有如下兩種方法，

ⅰ．氨水法：將濾液1先稀釋，再加適量10%的氨水，過濾。

ⅱ．焙燒法：將濾液1濃縮得到的固體于290℃焙燒，冷卻，取焙燒物，加水溶解，過濾，再加鹽酸酸化至pH小于5.5。

已知：焙燒中發(fā)生的主要反應(yīng)為2FeCl3+3O2=2Fe2O3+3Cl2，MnCl2和PbCl2不發(fā)生變化。

①氨水法除鐵時，溶液pH應(yīng)控制在_____________之間。

②兩種方法比較，氨水法除鐵的缺點(diǎn)是____________。

（3）過程Ⅲ的目的是除鉛。加入的試劑是____________。

（4）過程Ⅳ所得固體中的x的測定如下，取m1g樣品，置于氯化氫氛圍中加熱至失去全部結(jié)晶水時，質(zhì)量變?yōu)?/span>m2g。則x=____________。

Answer 1

【答案】 2MnOOH+6H++2Cl-2Mn2++Cl2↑+4H2O 取少量濾液1于試管中，滴入鐵氰化鉀溶液，無藍(lán)色沉淀生成或另取少量濾液1于試管中，滴加KSCN溶液，變紅 MnO2+4H++2Fe2+=Mn2++2Fe3++2H2O或MnOOH+3H++Fe2+=Mn2++Fe3++2H2O 3.2～6.5 引入雜質(zhì)NH4+ Mn 7(m1-m2)/m2

【解析】（1）①含錳廢料（MnO2、MnOOH、MnO及少量Fe、Pb等）與濃鹽酸反應(yīng)，過濾濾液1中含有的陽離子為Mn2+、Fe3+、Pb2+和H+，所以濃鹽酸與MnOOH反應(yīng)，Mn元素化合價(jià)降低到+2價(jià)，-1價(jià)的Cl-被氧化產(chǎn)生氯氣，離子方程式：2MnOOH+6H++2Cl-2Mn2++Cl2↑+4H2O；②要檢驗(yàn)濾液1中只含Fe3+不含Fe2+，取濾液1分在2支試管中，一支試管中滴加鐵氰化鉀溶液，無明顯變化，說明濾液1中無Fe2+，另一支試管中滴加KSCN溶液，溶液變紅說明濾液1中有Fe3+；③Fe3+由Fe2+轉(zhuǎn)化而成，可能是由氯氣、氧氣氧化Fe2+，也可能由MnO2、MnOOH氧化Fe2+，所以可能發(fā)生的反應(yīng)為：MnO2+4H++2Fe2+=Mn2++2Fe3++2H2O或MnOOH+3H++Fe2+=Mn2++Fe3++2H2O正確答案為：MnO2+4H++2Fe2+=Mn2++2Fe3++2H2O或MnOOH+3H++Fe2+=Mn2++Fe3++2H2O；

（2）①根據(jù)題干信息：Fe(OH)3開始沉淀的PH=1.9，完全沉淀的PH=3.2，Mn(OH)2開始沉淀的PH=8.1，Pb(OH)2開始沉淀的PH=6.5，調(diào)節(jié)pH除去鐵離子，pH大于3.2時，鐵離子沉淀完全，鉛離子、錳離子不能沉淀，所以pH應(yīng)小于6.5，正確答案為：3.2～6.5；②氨水法除鐵的過程中存在NH4+離子，所以兩種方法比較，此方法的缺點(diǎn)是引入雜質(zhì)NH4+，正確答案是：引入雜質(zhì)NH4+離子；

（3）根據(jù)題干信息：Mn的金屬活動性強(qiáng)于Fe和金屬活動順序表可知：Mn的金屬性比Pb強(qiáng)，因此加入錳，將鉛離子置換與溶液分離，自身生成錳離子，不引入雜質(zhì)，正確答案是：加入的試劑是Mn；

（4）m1gMnCl2xH2O置于氯化氫氛圍中加熱至失去全部結(jié)晶水時，生成MnCl2質(zhì)量為m2g，則結(jié)晶水的質(zhì)量為m（H2O）=（m1-m2）g，根據(jù)方程式MnCl2·xH2OMnCl2+xH2O計(jì)算：126:18x=m2:(m1-m2),x=7(m1-m2)/m2，正確答案：x=7(m1-m2)/m2。