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(jià)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(shí)，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(qiáng)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(qiáng)．
（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(dāng)1molMnO₂參加反應(yīng)時(shí)，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(shí)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(shí)驗(yàn)操作得到錳鋅鐵氧體；
（1）依據(jù)化合物中元素化合價(jià)代數(shù)和為0，氧元素化合價(jià)-2價(jià)，氫元素化合價(jià)為+1價(jià)；
（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(fù)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(qiáng)；
（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(jià)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(jià)代數(shù)和為0，氧元素化合價(jià)-2價(jià)，氫元素化合價(jià)為+1價(jià)，MnOOH中，錳元素的化合價(jià)為+3價(jià)，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(fù)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(qiáng)，所以作氧化劑時(shí)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(qiáng)；
（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(jià)升高到+4，轉(zhuǎn)移1個(gè)電子，當(dāng)生成4molCO₂時(shí)轉(zhuǎn)移4mol電子，所以1molMnO₂參加反應(yīng)時(shí)生成4molCO₂，轉(zhuǎn)移4mol電子，故答案為：4；
②+4價(jià)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(jì)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(qiáng)，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(qiáng)，避免先生成Mn（OH）₂，故答案為：c；避免先生成Mn（OH）₂．

點(diǎn)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(jì)算應(yīng)用，題目難度中等，注意對圖象的分析．