Question

回收鋅錳廢電池可生產(chǎn)硫酸鋅、碳酸錳等．原料錳粉主要成分為MnO₂和碳，含少量鋅和鐵．焙燒反應(yīng)之一為：MnO₂+C═MnO+CO↑．生產(chǎn)工業(yè)級(jí)碳酸錳流程如圖：

化學(xué)式	開始沉 淀時(shí)的 pH值	沉淀完 全時(shí)的 pH值
Mn（OH）2	8.8	10.4
Fe（OH）2	7.6	9.6
Fe （OH）3	2.7	3.7
Zn（OH）2	6.4	7.8

回答下列問題：
（1）第二步用稀H₂SO₄浸取時(shí)需加熱，其原因是：

 

．
（2）第三步加入過量酸化的H₂O₂溶液，其目的是

 

，離子方程式為

 

；然后將pH調(diào)到7.8-8.7（四種離子沉淀的pH范圍如右表），其目的是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）解熱可以加快化學(xué)反應(yīng)速率，據(jù)此回答；
（2）雙氧水具有氧化性，能將亞鐵離子氧化為鐵離子，本身的還原產(chǎn)物是水；根據(jù)表中物質(zhì)沉淀的pH數(shù)據(jù)來判斷當(dāng)pH調(diào)到7.8-8.7時(shí)，存在的離子以及沉淀的離子．

解答： 解：MnO₂和碳以及少量鋅和鐵在焙燒時(shí)的反應(yīng)為：MnO₂+C

高溫  .

MnO+CO↑，向焙燒后的產(chǎn)物中加入硫酸，可以得到硫酸錳、硫酸亞鐵以及硫酸鋅的混合液，向混合液中加入雙氧水，可以將亞鐵離子氧化為鐵離子，調(diào)節(jié)pH到合適的范圍，可以將鐵離子、鋅離子沉淀下來，留下錳離子，即得到硫酸錳的水溶液，向其中加入碳酸氫銨溶液，可以發(fā)生反應(yīng)得到碳酸錳沉淀，過濾洗滌即可得到碳酸錳的固體．
（1）第二步用稀H₂SO₄浸取時(shí)需加熱，這樣可以增大浸出速率，提高單位時(shí)間浸出物的產(chǎn)率，故答案為：增大浸出速率，提高單位時(shí)間浸出物的產(chǎn)率；
（2）第三步向硫酸錳、硫酸亞鐵以及硫酸鋅的混合液中加入雙氧水，可以將亞鐵離子氧化為鐵離子：2Fe²⁺+H₂O₂+4H⁺═2Fe³⁺+2H₂O，然后根據(jù)四種離子沉淀的pH范圍表，將pH調(diào)到7.8-8.7，可以使Fe³⁺、Zn²⁺沉淀完全，溶液中只留下Mn²⁺；
故答案為：將Fe²⁺氧化為Fe³⁺；2Fe²⁺+H₂O₂+4H⁺═2Fe³⁺+2H₂O；使Fe³⁺、Zn²⁺沉淀完全，溶液中只留下Mn²⁺．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)制備方案的設(shè)計(jì)流程分析判斷，離子性質(zhì)和檢驗(yàn)的應(yīng)用調(diào)節(jié)溶液PH除去雜質(zhì)離子是解題關(guān)鍵，題目難度中等．