Question

【题目】MnO2是一种重要的无机功能材料，工业上从锰结核矿中制取纯净的MnO2的工艺流程如图所示：

部分难溶的电解质溶度积常数(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：一定条件下，可与Mn2+反应生成MnO2。

（1）步骤Ⅱ中消耗0.5 mol Mn2+时，用去1 mol·L1的NaClO3溶液200 mL，该反应离子方程式为__________________________________。

（2）已知溶液B的溶质之一可循环用于上述生产，此物质的名称是_____________。

（3）MnO2是碱性锌锰电池的正极材料。放电过程产生MnOOH，该电池正极的电极反应式为_________________。如果维持电流强度为5 A，电池工作五分钟，理论消耗锌_________________g。(精确到0.1，已知F=96500 C/mol)

（4）向废旧锌锰电池内的混合物[主要成分MnOOH、Zn(OH)2]中加入一定量的稀硫酸和稀草酸(H2C2O4)，并不断搅拌至无CO2产生为止，写出MnOOH参与反应的离子方程式：_____________________。向所得溶液中滴加高锰酸钾溶液产生黑色沉淀，设计实验证明黑色沉淀成分为MnO2。_________________________________。

（5）用废电池的锌皮制作ZnSO4·7H2O的过程中，需除去锌皮中的少量杂质铁，其方法是：加入稀H2SO4和H2O2，铁溶解变为Fe3+，加碱调节pH为________（精确到0.1）时，铁刚好沉淀完全(离子浓度小于1×105 mol·L1时，即可认为该离子沉淀完全)。继续加碱调节pH为__________时，锌开始沉淀(假定Zn2+浓度为0.1 mol·L1)。

Answer 1

【答案】（15分，除标明外，每空2分）

（1）5Mn2++ 2+4H2O5 MnO2+Cl2↑ +8H+

（2）氯酸钠（1分）

（3）MnO2+ H2O +eMnOOH +OH 0.5

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

取少量黑色固体放入试管中，加入少量浓盐酸并加热，产生黄绿色气体，说明黑色固体为MnO2

（5）2.7 6

【解析】本题考查化学工艺流程。（1）步骤Ⅱ中消耗0.5 mol Mn2+时，用去1 mol·L1的NaClO3溶液

200 mL，NaClO3的物质的量为0.2 mol，Mn2+与NaClO3的系数比5∶2，根据电子守恒、电荷守恒、原子守恒，可写出该反应离子方程式为5Mn2++ 2+4H2O5 MnO2+Cl2↑ +8H+。

（2）Cl2与 NaOH在加热的情况下发生的反应是：3Cl2+6NaOHNaClO3+5NaCl+3H2O，NaClO3是可循环用于上述生产的。

（3）正极MnO2得到电子产生MnOOH，电极反应式是MnO2+ H2O +eMnOOH +OH，如果维持电流强度为5A，电池工作五分钟，消耗Zn的质量，根据公式列式：Q=It=5 A×5×60 s=

=0.5g。

（4）MnOOH与H2C2O4之间的反应，产物有CO2，则反应的离子方程式为：2MnOOH+ H2C2O4+4H+2Mn2++2CO2↑+4H2O。证明黑色沉淀成分为MnO2则让其与浓盐酸混合并加热， 产生黄绿色气体Cl2，从而进行检验。

（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。