Question

【題目】MnO2是一種重要的無(wú)機(jī)功能材料，工業(yè)上從錳結(jié)核礦中制取純凈的MnO2的工藝流程如圖所示：

部分難溶的電解質(zhì)溶度積常數(shù)(Ksp)如下表：

化合物	Zn(OH)2	Fe(OH)2	Fe(OH)3
Ksp近似值	1017	1017	1039

已知：一定條件下，可與Mn2+反應(yīng)生成MnO2。

（1）步驟Ⅱ中消耗0.5 mol Mn2+時(shí)，用去1 mol·L1的NaClO3溶液200 mL，該反應(yīng)離子方程式為_(kāi)_________________________________。

（2）已知溶液B的溶質(zhì)之一可循環(huán)用于上述生產(chǎn)，此物質(zhì)的名稱(chēng)是_____________。

（3）MnO2是堿性鋅錳電池的正極材料。放電過(guò)程產(chǎn)生MnOOH，該電池正極的電極反應(yīng)式為_(kāi)________________。如果維持電流強(qiáng)度為5 A，電池工作五分鐘，理論消耗鋅_________________g。(精確到0.1，已知F=96500 C/mol)

（4）向廢舊鋅錳電池內(nèi)的混合物[主要成分MnOOH、Zn(OH)2]中加入一定量的稀硫酸和稀草酸(H2C2O4)，并不斷攪拌至無(wú)CO2產(chǎn)生為止，寫(xiě)出MnOOH參與反應(yīng)的離子方程式：_____________________。向所得溶液中滴加高錳酸鉀溶液產(chǎn)生黑色沉淀，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明黑色沉淀成分為MnO2。_________________________________。

（5）用廢電池的鋅皮制作ZnSO4·7H2O的過(guò)程中，需除去鋅皮中的少量雜質(zhì)鐵，其方法是：加入稀H2SO4和H2O2，鐵溶解變?yōu)镕e3+，加堿調(diào)節(jié)pH為_(kāi)_______（精確到0.1）時(shí)，鐵剛好沉淀完全(離子濃度小于1×105 mol·L1時(shí)，即可認(rèn)為該離子沉淀完全)。繼續(xù)加堿調(diào)節(jié)pH為_(kāi)_________時(shí)，鋅開(kāi)始沉淀(假定Zn2+濃度為0.1 mol·L1)。

Answer 1

【答案】（15分，除標(biāo)明外，每空2分）

（1）5Mn2++ 2+4H2O5 MnO2+Cl2↑ +8H+

（2）氯酸鈉（1分）

（3）MnO2+ H2O +eMnOOH +OH 0.5

（4）2MnOOH+ H2C2O4 +4H+ 2Mn2++ 2CO2↑+4H2O

取少量黑色固體放入試管中，加入少量濃鹽酸并加熱，產(chǎn)生黃綠色氣體，說(shuō)明黑色固體為MnO2

（5）2.7 6

【解析】本題考查化學(xué)工藝流程。（1）步驟Ⅱ中消耗0.5 mol Mn2+時(shí)，用去1 mol·L1的NaClO3溶液

200 mL，NaClO3的物質(zhì)的量為0.2 mol，Mn2+與NaClO3的系數(shù)比5∶2，根據(jù)電子守恒、電荷守恒、原子守恒，可寫(xiě)出該反應(yīng)離子方程式為5Mn2++ 2+4H2O5 MnO2+Cl2↑ +8H+。

（2）Cl2與 NaOH在加熱的情況下發(fā)生的反應(yīng)是：3Cl2+6NaOHNaClO3+5NaCl+3H2O，NaClO3是可循環(huán)用于上述生產(chǎn)的。

（3）正極MnO2得到電子產(chǎn)生MnOOH，電極反應(yīng)式是MnO2+ H2O +eMnOOH +OH，如果維持電流強(qiáng)度為5A，電池工作五分鐘，消耗Zn的質(zhì)量，根據(jù)公式列式：Q=It=5 A×5×60 s=

=0.5g。

（4）MnOOH與H2C2O4之間的反應(yīng)，產(chǎn)物有CO2，則反應(yīng)的離子方程式為：2MnOOH+ H2C2O4+4H+2Mn2++2CO2↑+4H2O。證明黑色沉淀成分為MnO2則讓其與濃鹽酸混合并加熱， 產(chǎn)生黃綠色氣體Cl2，從而進(jìn)行檢驗(yàn)。

（5）Ksp(Fe(OH)3)=1039=c3(OH)·c(Fe 3+)，c3(OH)=1039/105=1034，c(OH)=，c(OH)·c(H+)=1014，pH=2.7。Ksp(Zn(OH)2)=1017= c2(OH)·c(Zn 2+)，c2(OH)=1017/0.1=1016，c (OH)=108，c (H+)=106，pH=6。