Question

15．Ⅰ．堿性鋅錳干電池是最常見的化學(xué)電源之一，已知其電池總反應(yīng)：
Zn+2MnO₂+2H₂O=2MnOOH+Zn（OH）₂，則負(fù)極發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)為Zn+2OHˉ-2eˉ=Zn（OH）₂；發(fā)生在正極的電極反應(yīng)為MnO₂+H₂O+e^-=MnO（OH）+OH^-．
Ⅱ．回收的廢舊鋅錳干電池經(jīng)過處理后得到錳粉（含MnO₂、MnOOH、Fe和炭黑等），由錳粉制取MnO₂的步驟如圖所示：

	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

根據(jù)如圖所示步驟并參考表格數(shù)據(jù)回答問題：
（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．加熱的作用是加快反應(yīng)速率．
（2）錳粉經(jīng)濃鹽酸浸取，過濾I除去不溶雜質(zhì)后，向?yàn)V液中加入適量H₂O₂溶液，其作用是將Fe²⁺轉(zhuǎn)化為Fe³⁺．
（3）將過濾I所得濾液經(jīng)H₂O₂氧化后，再加入NaOH溶液調(diào)節(jié)pH的范圍是：3.7＜pH＜8.3，其目的是使Fe³⁺完全沉淀，并防止Mn²⁺轉(zhuǎn)化為Mn（OH）₂沉淀．
（4）過濾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Mn²⁺+H₂O₂+2OH^-=MnO₂↓+2H₂O．
（5）實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行過濾操作時(shí)，需要用到的玻璃儀器有漏斗、燒杯、玻璃棒．

Answer 1

分析 Ⅰ堿性鋅錳電池的負(fù)極是Zn失電子生成Zn（OH）₂，正極是二氧化錳得到電子生成MnO（OH）；   
Ⅱ錳粉（含MnO₂、MnOOH、Fe和炭黑等），錳粉在濃鹽酸中浸泡（為除去MnO₂可加熱），發(fā)生MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O、Mn（OH）₂+2HCl=MnCl₂+2H₂O、Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑等反應(yīng)，過濾后所得濾液中含有Mn²⁺、Fe²⁺、NH₄⁺等離子，在濾液中加入適量過氧化氫和氫氧化鈉，可將Fe²⁺轉(zhuǎn)化為Fe³⁺，并生成Fe（OH）₃，控制溶液pH在3.7～8.3之間可除去Fe³⁺，過濾后所得濾液主要為Mn²⁺，濾液中H₂O₂溶液，再加NaOH溶液調(diào)節(jié)pH值，使Mn²⁺轉(zhuǎn)化成MnO₂，經(jīng)過濾、洗滌、干燥可得MnO₂，以此解答該題．

解答 解：Ⅰ負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，由方程式可知Zn被氧化生成Zn（OH）₂，則電極方程式為Zn+2OHˉ-2eˉ=Zn（OH）₂，正極是二氧化錳得到電子生成MnO（OH），電極反應(yīng)式為：MnO₂+H₂O+e^-=MnO（OH）+OH^-，
故答案為：Zn+2OHˉ-2eˉ=Zn（OH）₂；MnO₂+H₂O+e^-=MnO（OH）+OH^-；
Ⅱ錳粉（含MnO₂、MnOOH、Fe和炭黑等），錳粉在濃鹽酸中浸泡（為除去MnO₂可加熱），發(fā)生MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O、Mn（OH）₂+2HCl=MnCl₂+2H₂O、Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑等反應(yīng)，過濾后所得濾液中含有Mn²⁺、Fe²⁺、NH₄⁺等離子，在濾液中加入適量過氧化氫和氫氧化鈉，可將Fe²⁺轉(zhuǎn)化為Fe³⁺，并生成Fe（OH）₃，控制溶液pH在3.7～8.3之間可除去Fe³⁺，過濾后所得濾液主要為Mn²⁺，濾液中H₂O₂溶液，再加NaOH溶液調(diào)節(jié)pH值，使Mn²⁺轉(zhuǎn)化成MnO₂，經(jīng)過濾、洗滌、干燥可得MnO₂，
（1）在加熱條件下用濃鹽酸浸取錳粉，加熱的作用是加快反應(yīng)速率，
故答案為：加快反應(yīng)速率；
（2）過氧化氫具有強(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⁺；
（3）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：3.7＜pH＜8.3；使Fe³⁺完全沉淀，并防止Mn²⁺轉(zhuǎn)化為Mn（OH）₂沉淀；
（4）過濾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；
（5）過濾操作時(shí)．需要用到的玻璃儀器有 漏斗、燒杯、玻璃棒，
故答案為：漏斗、燒杯、玻璃棒．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的制備和分離，題目難度中等，注意根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)把握實(shí)驗(yàn)原理，本題易錯(cuò)點(diǎn)為Ⅱ（4），注意根據(jù)反應(yīng)物和生成物結(jié)合質(zhì)量守恒書寫離子方程式．