Question

回收的廢舊鋅錳于電池經(jīng)過(guò)處理后得到錳粉（含MnO₂、Mn（OH）₂、Fe、乙炔和黑炭等），由錳粉制取MnO₂的步驟如圖所示．
根據(jù)上圖所示步驟并參考表格數(shù)據(jù)，回答下列問題．

物 質(zhì)	開始沉淀	沉淀完全
Fe（OH）3	2.7	3.7
Fe（OH）2	7.6	9.6
Mn（OH）2	8.3	9.8

（1）在加熱條件下用濃鹽酸浸取錳粉，所得溶液中含有Mn²⁺、Fe²⁺等．MnO₂與濃鹽酸反應(yīng)的離子方程式：

 

．
（2）酸浸時(shí)，浸出時(shí)間對(duì)錳浸出率的影響如下圖所示，工業(yè)采用的是浸取60min，其可能原因是

 

．

（3）錳粉經(jīng)濃鹽酸浸取，過(guò)濾I除去不溶雜質(zhì)后，向?yàn)V液中加入足量H₂O₂溶液，其作用是

 

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（4）過(guò)濾I所得濾液經(jīng)氧化后，需加入NaOH溶液調(diào)節(jié)pH約為5.1，其目的是

 

．
（5）過(guò)濾Ⅱ所得濾液加入足量H₂O₂溶液并加入NaOH溶液調(diào)節(jié)pH約為9，使Mn²⁺氧化得到MnO₂，反應(yīng)的離子方程式為

 

．
（6）工業(yè)上利用KOH和MnO₂為原料制取KMnO₄．主要生產(chǎn)過(guò)程分兩步進(jìn)行：
第一步將MnO₂和固體KOH粉碎，混合均勻，在空氣中加熱至熔化，并連續(xù)攪拌以制取K₂MnO₄；第二步為電解K₂MnO₄的濃溶液制取KMnO₄．
①第一步反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

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②電解K₂MnO₄的濃溶液時(shí)，電解池中陰極的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為

 

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Answer 1

分析：（1）MnO₂具有強(qiáng)氧化性，與濃鹽酸反應(yīng)生成氯氣，反應(yīng)的離子方程式為MnO₂+4H⁺+2C1^-

△   .

Mn²⁺+C1₂↑+2H₂O；
（2）依據(jù)圖象分析，60min時(shí)浸出量達(dá)到88%以上，延長(zhǎng)時(shí)間，浸出率增大不大，但時(shí)間增長(zhǎng)會(huì)增加成本；
（3）過(guò)氧化氫具有強(qiáng)氧化性，可將具有還原性的Fe²⁺氧化為Fe³⁺，易于轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃而除去；
（4）由表中數(shù)據(jù)可知，調(diào)節(jié)溶液PH約為5.1，在3.7～8.3之間，可使使Fe³⁺完全沉淀，并防止Mn²⁺轉(zhuǎn)化為Mn（OH）₂沉淀；
（5）過(guò)濾Ⅱ所得濾液中含有Mn²⁺，加入足量H₂O₂溶液并加入NaOH溶液調(diào)節(jié)pH約為9，使Mn²⁺氧化得到MnO₂，然后配平即可；
（6）①第一步將MnO₂和固體KOH粉碎，混合均勻，在空氣中加熱至熔化，并連續(xù)攪拌以制取K₂MnO₄，利用的是氧化還原反應(yīng)，二氧化錳被氧化為高價(jià)態(tài)，空氣中的氧氣做氧化劑，依據(jù)電子守恒和原子守恒書寫化學(xué)方程式；
②第二步為電解K₂MnO₄的濃溶液制取KMnO₄，溶液中錳酸根離子失電子被氧化為高錳酸根離子，是電解池中的陽(yáng)極反應(yīng)，陰極是在溶液中氫離子得到電子生成氫氣．

解答：解：（1）MnO₂具有強(qiáng)氧化性，與濃鹽酸反應(yīng)生成氯氣，反應(yīng)的離子方程式為MnO₂+4H⁺+2C1^-

△   .

Mn²⁺+C1₂↑+2H₂O，
故答案為：MnO₂+4H⁺+2C1^-

△   .

Mn²⁺+C1₂↑+2H₂O；
（2）依據(jù)圖象分析，60min時(shí)浸出量達(dá)到88%以上，延長(zhǎng)時(shí)間，浸出率增大不大，但時(shí)間增長(zhǎng)會(huì)增加成本，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益減少，
故答案為：60min時(shí)浸出量達(dá)到88%以上，延長(zhǎng)時(shí)間，增加生產(chǎn)成本，而浸出量不會(huì)不明顯；
（3）過(guò)氧化氫具有強(qiáng)氧化性，可將具有還原性的Fe²⁺氧化為Fe³⁺，易于轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃而除去，
故答案為：將Fe²⁺轉(zhuǎn)化為Fe³⁺；
（4）由表中數(shù)據(jù)可知，調(diào)節(jié)溶液PH約為5.1，在3.7～8.3之間，可使使Fe³⁺完全沉淀，并防止Mn²⁺轉(zhuǎn)化為Mn（OH）₂沉淀，
故答案為：使Fe³⁺完全沉淀，并防止Mn²⁺轉(zhuǎn)化為Mn（OH）₂沉淀；
（5）過(guò)濾Ⅱ所得濾液中含有Mn²⁺，加入足量H₂O₂溶液并加入NaOH溶液調(diào)節(jié)pH約為9，使Mn²⁺氧化得到MnO₂，反應(yīng)的離子方程式為Mn²⁺+H₂O₂+2OH^-=MnO₂↓+2H₂O，
故答案為：Mn²⁺+H₂O₂+2OH^-=MnO₂↓+2H₂O；
（6）①利用KOH和MnO₂為原料制取KMnO₄，第一步將MnO₂和固體KOH粉碎，混合均勻，在空氣中加熱至熔化，并連續(xù)攪拌以制取K₂MnO₄，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2MnO₂+4KOH+O₂

△   .

2KMnO₄+2H₂O，
故答案為：2MnO₂+4KOH+O₂

△   .

2KMnO₄+2H₂O；
②第二步為電解K₂MnO₄的濃溶液制取KMnO₄，溶液中錳酸根離子失電子被氧化為高錳酸根離子，是電解池中的陽(yáng)極反應(yīng)，陰極是在溶液中氫離子得到電子生成氫氣，所以陰極產(chǎn)生的現(xiàn)象是產(chǎn)生無(wú)色氣泡，
故答案為：產(chǎn)生無(wú)色氣泡．

點(diǎn)評(píng)：本題為工藝流程題，考查范圍廣，內(nèi)容包括氧化還原反應(yīng)、離子方程式的書寫、物質(zhì)的分離、除雜、反應(yīng)條件的控制等，綜合性較強(qiáng)，題目難度中等．