二氧化锰可用作干电池去极剂,合成工业的催化剂和氧化剂,玻璃工业和搪瓷工业的着*剂、消*剂、脱铁剂等。Ⅰ(1)锌...
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二氧化锰可用作干电池去极剂,合成工业的催化剂和氧化剂,玻璃工业和搪瓷工业的着*剂、消*剂、脱铁剂等。
Ⅰ(1)锌—锰碱*电池具有容量大、放电电流大的特点,因而得到广泛应用。电池的总反应式为Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)===Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)。
电池的正极反应式为________________________________
Ⅱ某化学研究*学习小组拟从废旧干电池中回收二氧化锰制取碳*锰。
①将干电池剖切、分选得到黑*混合物(主要成分为MnO2)洗涤、过滤、烘干。
②将上述固体按固液体积比2:9加入浓盐*、加热,反应完全后过滤、浓缩。
③向上述溶液中加入Na2CO3溶液,边加边搅拌,再过滤即可得到碳*锰。
(2)在第②步中,将上述固体与浓盐*混合的目的是________________________________
(3)有人认为,将第③步中的Na2CO3溶液换成NH4HCO3溶液,也能达到上述目的,但同时有气体生成。请写出加入NH4HCO3溶液时发生的离子反应方程式:
_______________________________________
Ⅲ 湿法炼锰即电解硫*锰溶液法。电解锰的生产过程分为化合浸取、氧化净化及沉淀除杂、产品回收。其生产工艺流程如下:
已知:①菱锰矿中主要成份是碳*锰,主要杂质是Fe2+、Co2+、Ni2+。
②生成*氧化物的pH如下表:(若某离子浓度小于等于10-5mol/L,则认为完全沉淀)
物质 | Fe(OH)2 | Ni(OH)2 | Co(OH)2 | Mn(OH)2 |
开始沉淀pH | 7.5 | 7.7 | 7.6 | 8.3 |
完全沉淀pH | 9.7 | 8.4 | 8.2 | 9.8 |
③有关难溶*氧化物和硫化物pKsp数据(pKsp=-lgKsp):
难溶物质 | Fe(OH)3 | Ni(OH)2 | Co(OH)2 | NiS | CoS |
pKsp | 38.55 | 15.26 | 14.7 | 18.49 | 20.40 |
(4)菱锰矿粉与硫*反应的化学方程式是________________________________。
(5)使用氨水的目的是调节pH值在________之间(填pH范围,精确到小数点后1位数字)。
在“浸出液”中加入(NH4)2S(硫化铵)的目的是_________________________________
(6)电解槽中使用的是惰*电极板,电解反应方程式为_________________________
【回答】
【知识点】难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质、制备实验方案的设计
【*解析】 (每空2分)(1)2MnO2+2e-+H2O=2OH-+Mn2O3 (2)将MnO2还原成Mn2+
(3)Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O (4)MnCO3+H2SO4=MnSO4+H2O+CO2↑
(5)3.8~8.3 作沉淀剂,生成NiS沉淀 (6)2MnSO4+2H2O 2H2SO4+O2↑+2Mn
解析:(1)锌—锰碱*电池的总反应式为Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)===Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s),
Zn化合价升高,失电子,作负极;MnO2中的Mn化合价降低,得电子,作正极,根据总反应拆成两个半反应,电池的正极反应式为:2MnO2+2e-+H2O=2OH-+Mn2O3
(2)浓盐*与二氧化锰发生氧化还原反应,生成*气和*化锰,以便于加入碳**后可以生成碳*锰沉淀;
(3)加入NH4HCO3溶液时,生成气体,离子方程式为:Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O
(4)菱锰矿粉主要成分是碳*锰,与硫*反应生成硫*锰、水和二氧化碳,化学方程式是:
MnCO3+H2SO4=MnSO4+H2O+CO2↑
(5)二氧化锰MnO2具有氧化*,能将菱锰矿的硫*浸取液中的Fe2+氧化为Fe3+; 氨水可以将铁离子沉淀,*氧化铁的Ksp=c3(OH-)•c(Fe3+),铁离子完全沉淀时,铁离子的浓度是1×10-5mol/L,此时c(OH-)== 10-11.2mol/L,所以pH=3.8,所以将铁离子沉淀完全,但是锰离子未沉淀的范围是3.8~8.3,此范围内Co2+已经沉淀完全,所以再加入硫化铵将Ni2+沉淀;
(6)根据电解池的工作原理,电解硫*锰**溶液生成二氧化锰、硫*和*气,电解反应方程式为:
2MnSO4+2H2O 2H2SO4+O2↑+2Mn
【思路点拨】本题是一道实验方案设计的工艺流程题目,考查学生各方面的综合知识能力,尤其是第(5)题,二氧化锰将亚铁氧化,再调节PH的计算难度大;
知识点:物质的分离 提纯和检验
题型:实验,探究题
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