Question

13．將廢舊鋅錳電池處理得到含錳混合物，現(xiàn)以含錳混合物為原料制備錳鋅鐵氧體的主要流程如圖l所示：

請回答下列問題：
（1）MnOOH中，錳元素的化合價為+3
（2）堿性鋅錳干電池的電解質(zhì)為KOH，Mn02參與的電板反應(yīng)方程式為MnO₂+e^-+H₂O=MnOOH+OH^-．
（3）酸浸時，MnO₂與H₂SO₄、H₂O₂反應(yīng)的離子方程式為MnO₂+H₂O₂ +2H⁺=Mn²⁺+O₂↑+2H₂O
（4）在不同pH下，KMnO₄溶液對Hg的吸收率及主要產(chǎn)物如圖2所示：
①pH對Hg吸收率的影響規(guī)律是隨pH的升高汞的吸收率先降低后增加．
②在強酸性環(huán)境下Hg的吸收率高的原因可能是KMnO₄在酸性條件下氧化性強．
（5）錳回收新方法：向含錳混合物加入一定量的稀硫酸、稀草酸，并不斷攪拌至無氣泡為止，其主要反應(yīng)為：2MnOOH+MnO₂+2H₂C₂O₄+3H₂SO₄═3MnSO₄+4CO₂↑+6H₂O
①當1molMnO₂參加反應(yīng)時，共有4mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移．
②MnOOH與濃鹽酸在加熱條件下也可以發(fā)生反應(yīng)，試寫出其反應(yīng)的化學(xué)方程式：2MnO（OH）+6HCl $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MnCl₂+Cl₂↑+4H₂O
③已知：K_sp（MnCO₃）=2.3×10^-11、K_sp（Mn（OH）₂]=2.1×10^-13，欲制備MnCO₃，選用的加料方式c（填字母），原因是避免生成Mn（OH）₂
a、將MnSO₄溶液與Na₂CO₃溶液同時加入到反應(yīng)容器中
b、將MnSO₄溶液緩慢加入到盛有Na₂CO₃溶液的反應(yīng)容器中
c、將Na₂CO₃溶液緩慢加入到盛有MnSO₄溶液的反應(yīng)容器中
d、以上三種方式都無法得到MnCO₃．

Answer 1

分析 以含錳混合物為原料制備錳鋅鐵氧體，含有MnO₂，MnOOH及少量Hg，加入硫酸和過氧化氫二氧化錳和過氧化氫、硫酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氧氣、硫酸錳和水，過濾除去不溶性雜質(zhì)，濾液中加入鎂粉除去汞，吹出的汞用高錳酸鉀溶液吸收除汞后的溶液通過實驗操作得到錳鋅鐵氧體；
（1）依據(jù)化合物中元素化合價代數(shù)和為0，氧元素化合價-2價，氫元素化合價為+1價；
（2）堿性鋅錳干電池的電解質(zhì)為KOH，總反應(yīng)為Zn+2MnO₂+2H₂O═2MnOOH+Zn（OH）₂，其負極上鋅失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上二氧化錳得到電子生成MnOOH；
（3）二氧化錳被雙氧水還原，說明二氧化錳是氧化劑得到電子，雙氧水是還原劑失去電子，其氧化產(chǎn)物是氧氣；
（4）①根據(jù)圖象分析，在不同pH下，KMnO₄溶液對Hg的吸收率及主要產(chǎn)物可知，pH對Hg吸收率隨溶液PH升高先降低后增大；
②根據(jù)影響KMnO₄氧化性的條件分析，酸性溶液中高錳酸鉀溶液氧化性更強；
（5）①根據(jù)氧化還原反應(yīng)方程中得失電子守恒分析，已知2MnO（OH）+MnO₂+2H ₂C₂O₄+3H₂SO₄=3MnSO₄+4CO₂↑+6H₂O，MnO₂～2H ₂C₂O₄～4CO₂，該反應(yīng)中，氧化劑是MnO（OH）、MnO₂，還原劑是草酸；
②+4價的錳能把濃鹽酸氧化為氯氣，即MnO（OH）與濃鹽酸反應(yīng)生成氯氣和氯化錳、水；
③向0.50mol•L^-1 Na₂CO₃溶液中緩慢滴加Mn²⁺溶液，由Ksp可知，先生成Mn（OH）₂．

解答 解：（1）化合物中元素化合價代數(shù)和為0，氧元素化合價-2價，氫元素化合價為+1價，MnOOH中，錳元素的化合價為+3價，故答案為：+3；
（2）堿性鋅錳干電池的電解質(zhì)為KOH，總反應(yīng)為Zn+2MnO₂+2H₂O═2MnOOH+Zn（OH）₂，其負極上鋅失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上二氧化錳得到電子生成MnOOH，正極電極反應(yīng)為：MnO₂+e^-+H₂O=MnOOH+OH^-，故答案為：MnO₂+e^-+H₂O=MnOOH+OH^-；
（3）二氧化錳被雙氧水還原，說明二氧化錳是氧化劑得到電子，雙氧水是還原劑失去電子，其氧化產(chǎn)物是氧氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為MnO₂+H₂O₂ +2H⁺=Mn²⁺+O₂↑+2H₂O，故答案為：MnO₂+H₂O₂ +2H⁺=Mn²⁺+O₂↑+2H₂O；
（4）①由圖象可知，汞的吸收率隨著PH的增大先降低后增加，故答案為：隨pH的升高汞的吸收率先降低后增加；
②在中性或堿性條件下KMnO₄氧化性較低，而酸性條件下氧化性較強，所以作氧化劑時一般用酸性高錳酸鉀溶液，故答案為：KMnO₄在酸性條件下氧化性強；
（5）①已知2MnO（OH）+MnO₂+2H ₂C₂O₄+3H₂SO₄=3MnSO₄+4CO₂↑+6H₂O，MnO₂～2H ₂C₂O₄～4CO₂，該反應(yīng)中，氧化劑是MnO（OH）、MnO₂，還原劑是草酸，碳元素從+3價升高到+4，轉(zhuǎn)移1個電子，當生成4molCO₂時轉(zhuǎn)移4mol電子，所以1molMnO₂參加反應(yīng)時生成4molCO₂，轉(zhuǎn)移4mol電子，故答案為：4；
②+4價的錳能把濃鹽酸氧化為氯氣，即MnO（OH）與濃鹽酸反應(yīng)生成氯氣和氯化錳、水，其反應(yīng)方程式為：2MnO（OH）+6HCl $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MnCl₂+Cl₂↑+4H₂O，
故答案為：2MnO（OH）+6HCl $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MnCl₂+Cl₂↑+4H₂O；
③由Ksp（MnCO₃）=2.3×10^-11，Ksp[Mn（OH）₂]=2.1×10^-13計算可知，調(diào)節(jié)MnSO₄溶液pH至6.0左右，緩慢滴入¹Na₂CO₃溶液，酸性條件下生成MnCO₃，而改為向 Na₂CO₃溶液中緩慢滴加Mn²⁺溶液，碳酸鈉溶液的堿性強，由Ksp可知，先生成Mn（OH）₂，選用的加料方式為：將Na₂CO₃溶液緩慢加入到盛有MnSO₄溶液的反應(yīng)容器中，碳酸鈉溶液的堿性強，避免先生成Mn（OH）₂，故答案為：c；避免先生成Mn（OH）₂．

點評 本題考查了工業(yè)上回收金屬錳的操作流程，主要是物質(zhì)分離方法和物質(zhì)性質(zhì)的理解應(yīng)用，氧化還原反應(yīng)的分析判斷和計算應(yīng)用，題目難度中等，注意對圖象的分析．