Question

6．鐵、錳、鋅、銅、硼等是農(nóng)作物生長(zhǎng)必需的微量元素．某課題組研究利用廢棄鋅錳電池和工業(yè)廢料硼鎂泥生產(chǎn)復(fù)合微量元素肥料〔簡(jiǎn)稱復(fù)合微肥）．流程如下所示：
己知：
①硼鎂泥中含MgO，Na₂B₄0₇，MnO，F(xiàn)e₂0₃，Si0₂，CaO等化合物
②Mn0₂不溶于硫酸和硝酸，MnO可溶于酸
回答下列問(wèn)題：
（1）上述方法生產(chǎn)的復(fù)合微肥除了含有農(nóng)作物生長(zhǎng)必需的多種微量元素外，還含有必需的大量元素氮和鉀（填元素名稱）．
（2）焙燒時(shí)反應(yīng)的化學(xué)方程式為MnO₂+C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnO+CO↑，焙燒的目的是將不溶于酸的MnO₂轉(zhuǎn)化為可溶于酸的MnO
（3）酸解過(guò)程中氣體產(chǎn)物可循環(huán)利用的是NO；酸解后的溶液加入硼鎂泥調(diào)節(jié)溶液pH時(shí)，有H₃B0₃沉淀生成，該反應(yīng)的離子方程式為B₄O₇^2-+2H⁺+5H₂O=4H₃BO₃↓；已知：25℃，K_sp[Mn（OH）₂]=1.9×10^-13＜K_sp[Mg（OH）₂]，若溶液的pH調(diào)節(jié)到6，計(jì)算說(shuō)明是否會(huì)析出Mn（OH）₂，Mg（OH）₂沉淀PH=6，c（OH^-）=10^-8mol/L，若析出Mn（OH）₂沉淀，所需c（Mn²⁺）的最小值為$\frac{1.9×1{0}^{-13}}{（1×1{0}^{-8}）^{2}}$=1900mol/L，c（Mn²⁺）不可能達(dá)到此數(shù)值，故不能析出Mn（OH）₂沉淀，由于Ksp（Mn（OH）₂）＜Ksp（Mg（OH）₂），所以Mn（OH）₂也不可能析出．
（4）產(chǎn)品中錳元素含量的測(cè)定：稱取ag產(chǎn)品，溶于適量蒸餾水中，向所得溶液中加入足量NaClO溶液，發(fā)生反應(yīng)Mn²⁺+ClO^-+H₂O═MnO₂↓+2H⁺+Cl^-，過(guò)濾、洗滌、干燥后稱得Mn0₂質(zhì)量為b g，則產(chǎn)品中錳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{55b}{87a}$×100%．
（5）己知玻璃可微量溶于水．實(shí)際生產(chǎn)中，常選用廢玻璃、粉煤灰、煉鋼爐渣和礦石等為原料高溫?zé)�制，將熔融物冷水淬冷成塊，再磨成細(xì)粉即得玻璃微肥．玻璃微肥具有的優(yōu)點(diǎn)是．肥分緩釋?zhuān)�肥分時(shí)間長(zhǎng)或不易被雨水淋失或不污染環(huán)境（任答一條即可）．

Answer 1

分析 廢電池剝離破碎分離為鋅、銅金屬和炭黑、MnO₂、NH₄Cl、KOH，其中炭黑、MnO₂、NH₄Cl、KOH水洗過(guò)濾得到濾渣炭黑、MnO₂，濾液混合溶液Ⅰ為NH₄Cl、KOH水溶液反應(yīng)后得到一水合氨和氯化鉀，Zn、Cu、MnO被稀硫酸和稀硝酸溶解得到混合溶液Ⅱ，Mn0₂不溶于硫酸和硝酸，MnO可溶于酸，所以溶液中含有Zn²⁺、Cu²⁺、Mn²⁺，加入硼鎂泥中含MgO，Na₂B₄0₇，MnO，F(xiàn)e₂0₃，Si0₂，CaO等化合物來(lái)調(diào)節(jié)溶液PH=5-6，有H₃B0₃沉淀生成，過(guò)濾得到濾液和混合溶液Ⅰ混合，通過(guò)蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾洗滌得到復(fù)合微肥；
（1）復(fù)合微肥的成分為濾液混合溶液Ⅰ為NH₄Cl、KOH水溶液反應(yīng)后得到一水合氨和氯化鉀，和濾液混合含有農(nóng)作物生長(zhǎng)必需的多種微量元素外，還含有必需的大量元素氮和鉀元素；
（2）焙燒時(shí)反應(yīng)為二氧化錳和碳發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成MnO可溶于酸；
（3）酸解過(guò)程中是鋅、銅在稀硝酸溶液中被氧化，稀硝酸被還原為NO，一氧化氮和空氣混合溶于水可以重新生成稀硝酸，酸解后的溶液加入硼鎂泥調(diào)節(jié)溶液pH時(shí)，有H₃B0₃沉淀生成，是Na₂B₄0₇和酸反應(yīng)生成；PH=6，c（OH^-）=10^-8mol/L，依據(jù)溶度積常數(shù)計(jì)算沉淀所需要的錳離子濃度分析判斷，氫氧化鎂和氫氧化錳陰離子和陽(yáng)離子組成比相同，可以利用溶度積常數(shù)大小比較溶解度大�。�
（4）依據(jù)錳元素守恒，結(jié)合離子方程式定量關(guān)系計(jì)算得到；
（5）選用廢玻璃、粉煤灰、煉鋼爐渣和礦石等為原料高溫?zé)�制，將熔融物冷水淬冷成塊，再磨成細(xì)粉即得玻璃微肥，減少溶解避免流失．

解答 解：廢電池剝離破碎分離為鋅、銅金屬和炭黑、MnO₂、NH₄Cl、KOH，其中炭黑、MnO₂、NH₄Cl、KOH水洗過(guò)濾得到濾渣炭黑、MnO₂，濾液混合溶液Ⅰ為NH₄Cl、KOH水溶液反應(yīng)后得到一水合氨和氯化鉀，Zn、Cu、MnO被稀硫酸和稀硝酸溶解得到混合溶液Ⅱ，Mn0₂不溶于硫酸和硝酸，MnO可溶于酸，所以溶液中含有Zn²⁺、Cu²⁺、Mn²⁺，加入硼鎂泥中含MgO，Na₂B₄0₇，MnO，F(xiàn)e₂0₃，Si0₂，CaO等化合物來(lái)調(diào)節(jié)溶液PH=5-6，有H₃B0₃沉淀生成，過(guò)濾得到濾液和混合溶液Ⅰ混合，通過(guò)蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾洗滌得到復(fù)合微肥；
（1）復(fù)合微肥的成分為濾液混合溶液Ⅰ為NH₄Cl、KOH水溶液反應(yīng)后得到一水合氨和氯化鉀，和濾液混合含有農(nóng)作物生長(zhǎng)必需的多種微量元素外，還含有必需的大量元素氮和鉀元素；
故答案為：鉀；
（2）Mn0₂不溶于硫酸和硝酸，焙燒時(shí)反應(yīng)為二氧化錳和碳發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成MnO可溶于酸，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：MnO₂+C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnO+CO↑，焙燒目的是將不溶于酸的MnO₂轉(zhuǎn)化為可溶于酸的MnO，
故答案為：MnO₂+C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnO+CO↑；將不溶于酸的MnO₂轉(zhuǎn)化為可溶于酸的MnO；
（3）酸解過(guò)程中是鋅、銅在稀硝酸溶液中被氧化，稀硝酸被還原為NO，一氧化氮和空氣混合溶于水可以重新生成稀硝酸，可循環(huán)利用，酸解后的溶液加入硼鎂泥調(diào)節(jié)溶液pH時(shí)，有H₃B0₃沉淀生成，是Na₂B₄0₇和酸反應(yīng)生成，反應(yīng)的離子方程式為：B₄O₇^2-+2H⁺+5H₂O=4H₃BO₃↓，PH=6，c（OH^-）=10^-8mol/L，依據(jù)溶度積常數(shù)計(jì)算沉淀所需要的錳離子濃度，若析出Mn（OH）₂沉淀，所需c（Mn²⁺）的最小值為$\frac{1.9×1{0}^{-13}}{（1×1{0}^{-8}）^{2}}$=1900mol/L，c（Mn²⁺）不可能達(dá)到此數(shù)值，故不能析出Mn（OH）₂沉淀，氫氧化鎂和氫氧化錳陰離子和陽(yáng)離子組成比相同，可以利用溶度積常數(shù)大小比較溶解度大小，由于Ksp（Mn（OH）₂）＜Ksp（Mg（OH）₂），所以Mn（OH）₂也不可能析出，
故答案為：NO；B₄O₇^2-+2H⁺+5H₂O=4H₃BO₃↓；PH=6，c（OH^-）=10^-8mol/L，若析出Mn（OH）₂沉淀，所需c（Mn²⁺）的最小值為$\frac{1.9×1{0}^{-13}}{（1×1{0}^{-8}）^{2}}$=1900mol/L，c（Mn²⁺）不可能達(dá)到此數(shù)值，故不能析出Mn（OH）₂沉淀，由于Ksp（Mn（OH）₂）＜Ksp（Mg（OH）₂），所以Mn（OH）₂也不可能析出；
（4）依據(jù)錳元素守恒，結(jié)合離子方程式定量關(guān)系計(jì)算，發(fā)生反應(yīng)Mn²⁺+ClO^-+H₂O═MnO₂↓+2H⁺+Cl^-，n（MnO₂）=n（Mn）=$\frac{bg}{87g/mol}$=$\frac{87}$mol，則產(chǎn)品中錳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{\frac{87}mol×55g/mol}{ag}$×100%=$\frac{55b}{87a}$×100%，
故答案為：$\frac{55b}{87a}$×100%；
（5）玻璃可微量溶于水，選用廢玻璃、粉煤灰、煉鋼爐渣和礦石等為原料高溫?zé)�制，將熔融物冷水淬冷成塊，再磨成細(xì)粉即得玻璃微肥，減少溶解避免流失，玻璃微肥具有的優(yōu)點(diǎn)是肥分緩釋?zhuān)�肥分時(shí)間長(zhǎng)或不易被雨水淋失或不污染環(huán)境，
故答案為：肥分緩釋?zhuān)�肥分時(shí)間長(zhǎng)或不易被雨水淋失或不污染環(huán)境．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)分離和提純的分析判斷，主要是反應(yīng)條件，物質(zhì)性質(zhì)的理解應(yīng)用，沉淀溶解平衡，溶度積常數(shù)的計(jì)算應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．