Question

【題目】某課題組用廢舊鐵殼無汞堿性鋅錳電池為原料，制備一種新型材料，其工藝流程如圖所示：

（1）堿性鋅錳電池的工作原理：________________________________________（配平方程式），其中的電解質(zhì)溶液是溶液。濾液中主要溶質(zhì)的電子式為______。

（2）已知中錳元素的化合價與實驗室用二氧化錳制取氯氣時還原產(chǎn)物中錳元素的化合價相同，則鐵元素的化合價為________。

（3）“溶渣”工序中稀硫酸與鐵反應生成的硫酸亞鐵可將價錳的化合物全部還原成，寫出該反應的離子方程式________。

（4）“調(diào)鐵”工序的目的是調(diào)整濾液中鐵離子的總濃度，使其中金屬元素的物質(zhì)的量之比與產(chǎn)品的化學式相符合。

①寫出“調(diào)鐵”工序中可能發(fā)生反應的離子方程式________，________。

②若“測定濾液成分”結果為，，濾液體積為，“調(diào)鐵”工序中，需加入的鐵粉質(zhì)量為________（忽略溶液體積變化，用含、的代數(shù)式表示）。

（5）在“氧化”工序中，加入雙氧水的目的是把氧化為；生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)實際消耗雙氧水的量大于理論值，其可能原因除溫度外，主要是________。

（6）從濾液中還可分離出一種氮肥，該氮肥的溶液中的離子濃度由小到大的順序為________。

Answer 1

【答案】Zn 2 2 Zn（OH）2 生成的催化了的分解

【解析】

廢舊電池加入水浸取過濾得到濾液A和濾渣，根據(jù)電池的工作原理可知，濾液A的主要成分為氫氧化鉀；濾渣加入過量稀硫酸熔渣后加入鐵，稀硫酸與鐵反應生成的硫酸亞鐵可將+3價錳的化合物全部還原成Mn2+，過濾得到濾渣B和濾液，測定濾液成分，“調(diào)鐵”工序的目的是調(diào)整溶液中鐵離子的總濃度，使其中金屬元素的物質(zhì)的量之比與產(chǎn)品的化學式MnxZn(1-x)Fe2O4相符合，加入過氧化氫氧化亞鐵離子生成鐵離子，用氨水“調(diào)pH”后，經(jīng)“結晶”“過濾”可得到產(chǎn)品MnxZn(1-x)Fe2O4和濾液C。

(1)堿性鋅錳電池以鋅為負極，二氧化錳為正極，氫氧化鉀溶液為電解液的原電池，反應生成MnO(OH)和Zn（OH）2，總反應式為Zn+2MnO2+2H2O= Zn（OH）2+2 MnO(OH)；與濾液A中溶質(zhì)是KOH，含有離子鍵和共價鍵，電子式為。

(2)已知MnxZn(1-x)Fe2O4中錳元素的化合價與實驗室用二氧化錳制取氯氣時的還原產(chǎn)物中的錳的化合價相同，故Mn為+2價，鋅+2價、氧元素-2價，則根據(jù)化合價代數(shù)和為0可知鐵元素的化合價為+3。

(3)“溶渣”工序中稀硫酸與鐵反應生成的硫酸亞鐵可將+3價錳的化合物全部還原成Mn2+，根據(jù)元素守恒和得失電子守恒，該反應的離子方程式為MnO(OH)+Fe2++3H+=Mn2++Fe3++

2H2O。

(4)①濾液中含有鐵離子和氫離子，“調(diào)鐵"工序中加入鐵粉發(fā)生反應的離子方程式為Fe+2Fe3+=3Fe2+、Fe+2H+=Fe2++H2↑。

②n（Mn2+）+n（Zn2+）=amolL-1×1000L=1000amol，已有鐵元素bmol/L×1000L=1000bmol，由電荷守恒可知MnxZn(1-x)Fe204中含Fe2O42-為1000amol，其中鐵元素的物質(zhì)的量為1000amol×2=2000amol，還需加入鐵的物質(zhì)的量為2000amol-1000bmol，質(zhì)量為（2000amol-1000bmol）mol×56g/mol=（112a-56b）kg。

(5)在“氧化"工序中，加入雙氧水的目的是把Fe2+氧化為Fe3+，生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)實際消耗雙氧水的量大于理論值，其可能原因除溫度外，主要是生成的Fe3+催化了雙氧水的分解。

(6)用氨水“調(diào)pH”后，經(jīng)“結晶”“過濾”可得到產(chǎn)品和濾液C，從濾液C中還可分離出一種氮肥為硫酸銨，銨根離子水解溶液顯酸性，離子濃度為c(OH-)＜c(H+)＜c(SO42-)＜c(NH4+)。