Question

鋅錳干電池由于其貯存和使用壽命較短，大都為一次性電池，用完之后被當(dāng)作垃圾扔掉．這不僅浪費(fèi)了寶貴的金屬資，而且還會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的環(huán)境污染．下表是各類電池的綜合成分分析結(jié)果：

元素	鋅	錳	鐵	銅	碳	其它
質(zhì)量百分含量	13～27	14～28	23～26	0.5～0.7	5～6	13

通過簡(jiǎn)單的機(jī)械處理，將電池中各組分進(jìn)行最大在限度的分離，從而使整個(gè)處理過程得到簡(jiǎn)化．再分別對(duì)鋅皮和錳粉（MnO₂）進(jìn)行濕法處理，通過預(yù)處理、浸取、凈化等工序制出產(chǎn)品．工藝流程如圖：

查閱資料知各離子沉淀完全的pH為

離子	Fe3+	Fe2+	Cu2+	Mn2+
pH	3.2	9.0	6.7	10.1

已知：鋅元素與鋁元素相似，具有兩性．
（1）市售鋅錳干電池為堿性電池，電解質(zhì)溶液為KOH，則其正極反應(yīng)為

 

；電極總反應(yīng)方程為

 

；
（2、在預(yù)處理中，分離鐵皮和鋅皮的方法是

 

，洗液加（NH₄）₂CO₃在pH=7.5沉淀出一種堿式鹽，該物質(zhì)的化學(xué)式為

 

．
（3）二氧化錳生產(chǎn)中，寫出加入30%鹽酸溶解時(shí)的離子方程式

 

；鹽酸溶解后回收的渣是

 

；
（4）已知第二次加H₂O₂后調(diào)節(jié)pH≈9的目的為將Mn²⁺轉(zhuǎn)化為MnO₂，則第一次加H₂O₂后調(diào)節(jié)pH≈5，目的是

 

；
（5）實(shí)驗(yàn)室中用高錳酸鉀溶液檢驗(yàn)Mn²⁺時(shí)，產(chǎn)生黑色沉淀，該反應(yīng)的離子方程式為

 

（6）硫酸錳在高溫條件下可以得到三種氧化物，該熱分解的方程式為

 

．

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,化學(xué)電源新型電池

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）鋅錳干電池為堿性電池，電解質(zhì)溶液為KOH，正極是二氧化錳得到電子生成MnOOH；鋅做負(fù)極失電子生成Zn（OH）₂，電池總反應(yīng)為鋅和二氧化錳反應(yīng)生成MnOOH，Zn（OH）₂；
（2）分離鐵和鋅可以用磁鐵吸引鐵分離，分析流程加（NH₄）₂CO₃在pH=7.5沉淀出一種堿式鹽為堿式碳酸鋅；
（3）二氧化錳在濃鹽酸溶液中加熱反應(yīng)生成氯化錳、氯氣和水；其中碳不溶于鹽酸；
（4）第一次加H₂O₂后調(diào)節(jié)pH≈5的目的是氧化亞鐵離子為鐵離子，使鐵離子形成氫氧化鐵沉淀除去；
（5）高錳酸鉀溶液檢驗(yàn)Mn²⁺時(shí)，堿性溶液中產(chǎn)生黑色沉淀為MnO₂；
（6）硫酸錳在高溫條件下可以得到三種氧化物，一定有金屬氧化物，硫的氧化物，硫元素化合價(jià)一定降低，所以金屬錳元素化合價(jià)升高，結(jié)合氧化還原反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移守恒分析得到產(chǎn)物；

解答： 解：（1）鋅錳干電池為堿性電池，電解質(zhì)溶液為KOH，正極是二氧化錳得到電子生成MnOOH，電極反應(yīng)為：2MnO₂+2H₂O+2e^-=2MnOOH+2OH^-；鋅做負(fù)極失電子生成Zn（OH）₂，電池總反應(yīng)為鋅和二氧化錳反應(yīng)生成MnOOH，Zn（OH）₂，總反應(yīng)為：2MnO₂+Zn+2H₂O=2MnOOH+Zn（OH）₂ ；
故答案為：2MnO₂+2H₂O+2e^-=2MnOOH+2OH^-；2MnO₂+Zn+2H₂O=2MnOOH+Zn（OH）₂ ；
（2）在預(yù)處理中，分離鐵皮和鋅皮的方法是磁選法或用磁鐵吸；洗液加（NH₄）₂CO₃在pH=7.5沉淀出一種堿式鹽，該物質(zhì)是堿式碳酸鋅，化學(xué)式為Zn2（OH）2CO₃；
故答案為：磁選法或用磁鐵吸，Zn₂（OH）₂CO₃；
（3）二氧化錳生產(chǎn)中，加入30%鹽酸溶解時(shí)，生成氯化錳和氯氣，離子方程式為：MnO₂+4H⁺+2Cl^-

△   .

Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；分析流程可知鹽酸溶解后回收的渣是碳黑；
故答案為：MnO₂+4H⁺+2Cl^-

△   .

Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；碳黑；
（4）第一次加H₂O₂后，將亞鐵離子氧化成鐵離子，調(diào)節(jié)pH≈5，將鐵離子完全沉淀；故目的是除去Fe²⁺和Fe³⁺；
故答案為：除去Fe²⁺和Fe³⁺；
（5）高錳酸鉀堿溶液中氧化Mn²⁺生成黑色的MnO₂，結(jié)合電荷守恒和原子守恒寫出反應(yīng)的離子方程式：2MnO₄^-+3Mn²⁺+4OH^-=5MnO₂+2H₂O；
故答案為：2MnO₄^-+3Mn²⁺+4OH^-=5MnO₂+2H₂O；
（6）硫酸錳在高溫條件下可以得到三種氧化物，一定有金屬氧化物，硫的氧化物，硫元素化合價(jià)一定降低，所以金屬錳元素化合價(jià)升高，結(jié)合氧化還原反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移守恒分析得到產(chǎn)物，SO₄^2-～SO₂～2e-，Mn²⁺～2e-～Mn⁴⁺，氧化錳Mn₃O₄、二氧化硫、三氧化硫，結(jié)合原子守恒配平書寫化學(xué)方程式反應(yīng)的化學(xué)方程式：3MnSO₄

△   .

Mn₃O₄+SO₂↑+2SO₃↑；
故答案為：3MnSO₄

△   .

Mn₃O₄+SO₂↑+2SO₃↑；

點(diǎn)評(píng)：本題以堿性鋅錳電池為依據(jù)考查了電極反應(yīng)式書寫、氧化還原反應(yīng)方程式書寫、分解反應(yīng)等，注意流程中的信息；難度中等．