Question

【题目】以废旧锌锰电池初步处理分选出的含锰废料(MnO2、MnOOH、MnO及少量Fe、Pb等)为原料制备高纯MnCl2·xH2O,实现锰的再生利用。其工作流程如下：

资料a．Mn的金属活动性强于Fe；Mn2+在酸性条件下比较稳定，pH高于5.5时易被O2氧化。

资料b．生成氢氧化物沉淀的pH

	Mn(OH)2	Pb(OH)2	Fe(OH)3
开始沉淀时	8.1	6.5	1.9
完全沉淀时	10.1	8.5	3.2

注：金属离子的起始浓度为0.1 mol·L-1

（1）过程Ⅰ的目的是浸出锰。经检验滤液1中含有的阳离子为Mn2+、Fe3+、Pb2+和H+。

①MnOOH与浓盐酸反应的离子方程式是_______________________________。

②检验滤液1中只含Fe3+不含Fe2+的操作和现象是：_________________________________________。

③Fe3+由Fe2+转化而成，可能发生的反应有：

a．2Fe2++Cl2=2Fe3+2Cl-

b．4Fe2++O2+4H+=2Fe3++2H2O

c．……

写出c的离子方程式：____________________。

（2）过程Ⅱ的目的是除铁。有如下两种方法，

ⅰ．氨水法：将滤液1先稀释，再加适量10%的氨水，过滤。

ⅱ．焙烧法：将滤液1浓缩得到的固体于290℃焙烧，冷却，取焙烧物，加水溶解，过滤，再加盐酸酸化至pH小于5.5。

已知：焙烧中发生的主要反应为2FeCl3+3O2=2Fe2O3+3Cl2，MnCl2和PbCl2不发生变化。

①氨水法除铁时，溶液pH应控制在_____________之间。

②两种方法比较，氨水法除铁的缺点是____________。

（3）过程Ⅲ的目的是除铅。加入的试剂是____________。

（4）过程Ⅳ所得固体中的x的测定如下，取m1g样品，置于氯化氢氛围中加热至失去全部结晶水时，质量变为m2g。则x=____________。

Answer 1

【答案】 2MnOOH+6H++2Cl-2Mn2++Cl2↑+4H2O 取少量滤液1于试管中，滴入铁氰化钾溶液，无蓝色沉淀生成或另取少量滤液1于试管中，滴加KSCN溶液，变红 MnO2+4H++2Fe2+=Mn2++2Fe3++2H2O或MnOOH+3H++Fe2+=Mn2++Fe3++2H2O 3.2～6.5 引入杂质NH4+ Mn 7(m1-m2)/m2

【解析】（1）①含锰废料（MnO2、MnOOH、MnO及少量Fe、Pb等）与浓盐酸反应，过滤滤液1中含有的阳离子为Mn2+、Fe3+、Pb2+和H+，所以浓盐酸与MnOOH反应，Mn元素化合价降低到+2价，-1价的Cl-被氧化产生氯气，离子方程式：2MnOOH+6H++2Cl-2Mn2++Cl2↑+4H2O；②要检验滤液1中只含Fe3+不含Fe2+，取滤液1分在2支试管中，一支试管中滴加铁氰化钾溶液，无明显变化，说明滤液1中无Fe2+，另一支试管中滴加KSCN溶液，溶液变红说明滤液1中有Fe3+；③Fe3+由Fe2+转化而成，可能是由氯气、氧气氧化Fe2+，也可能由MnO2、MnOOH氧化Fe2+，所以可能发生的反应为：MnO2+4H++2Fe2+=Mn2++2Fe3++2H2O或MnOOH+3H++Fe2+=Mn2++Fe3++2H2O正确答案为：MnO2+4H++2Fe2+=Mn2++2Fe3++2H2O或MnOOH+3H++Fe2+=Mn2++Fe3++2H2O；

（2）①根据题干信息：Fe(OH)3开始沉淀的PH=1.9，完全沉淀的PH=3.2，Mn(OH)2开始沉淀的PH=8.1，Pb(OH)2开始沉淀的PH=6.5，调节pH除去铁离子，pH大于3.2时，铁离子沉淀完全，铅离子、锰离子不能沉淀，所以pH应小于6.5，正确答案为：3.2～6.5；②氨水法除铁的过程中存在NH4+离子，所以两种方法比较，此方法的缺点是引入杂质NH4+，正确答案是：引入杂质NH4+离子；

（3）根据题干信息：Mn的金属活动性强于Fe和金属活动顺序表可知：Mn的金属性比Pb强，因此加入锰，将铅离子置换与溶液分离，自身生成锰离子，不引入杂质，正确答案是：加入的试剂是Mn；

（4）m1gMnCl2xH2O置于氯化氢氛围中加热至失去全部结晶水时，生成MnCl2质量为m2g，则结晶水的质量为m（H2O）=（m1-m2）g，根据方程式MnCl2·xH2OMnCl2+xH2O计算：126:18x=m2:(m1-m2),x=7(m1-m2)/m2，正确答案：x=7(m1-m2)/m2。