Question

废旧物的回收利用既有利于节约资源，又有利于保护环境。某研究小组同学以废旧锌锰干电池为原料，将废旧电池含锌部分转化成ZnSO₄·7H₂O，含锰部分转化成纯度较高的MnO₂，将NH₄Cl溶液应用于化肥生产中，实验流程如下：

（1）操作②中所用的加热仪器应选           （选填“蒸发皿”或“坩埚”）。

（2）将溶液A处理的第一步是加入氨水调节pH为9，使其中的Fe³⁺和Zn²⁺沉淀，请写出氨水和Fe³⁺反应的离子方程式                         。

（3）操作⑤是为了除去溶液中的Zn²⁺。已知25℃时，

NH3·H2O的Kb	Zn2+完全沉淀的pH	Zn(OH)2溶于碱的pH
1.8×10－5	8.9	＞11

 

由上表数据分析应调节溶液pH最好为             （填序号）。

a．9                 b．10               c．11

（4） MnO₂精处理的主要步骤：

步骤1：用3%H₂O₂和6.0mol/L的H₂SO₄的混和液将粗MnO₂溶解，加热除去过量H₂O₂，得MnSO₄溶液（含少量Fe³⁺）。反应生成MnSO₄的离子方程式为               ；

步骤2：冷却至室温，滴加10%氨水调节pH为6，使Fe³⁺沉淀完全，再加活性炭搅拌，抽滤。加活性炭的作用是                          ；

步骤3：向滤液中滴加0.5mol/L的Na₂CO₃溶液，调节pH至7，滤出沉淀、洗涤、干燥，灼烧至黑褐色，生成MnO₂。灼烧过程中反应的化学方程式为                。

（5） 查文献可知，粗MnO₂的溶解还可以用盐酸或者硝酸浸泡，然后制取MnCO₃固体。

①在盐酸和硝酸溶液的浓度均为5mol/L、体积相等和最佳浸泡时间下，浸泡温度对MnCO₃产率的影响如图4，由图看出两种酸的最佳浸泡温度都在          ℃左右；

②在最佳温度、最佳浸泡时间和体积相等下，酸的浓度对MnCO₃产率的影响如图5，由图看出硝酸的最佳浓度应选择             mol/L左右。

 

 

Answer 1

【答案】

（15分）

（1）坩埚（1分） 

（2）Fe³⁺ + 3NH₃·H₂O = Fe(OH)₃ + 3NH₄⁺(2分)

(3)a （2分）

(4)MnO₂ + H₂O₂ + 2H⁺ = Mn²⁺ + 2H₂O + O₂ (2分)

吸附聚沉，有利于氢氧化铁形成较大颗粒沉淀（2分）

2MnCO₃ + O₂ = 2MnO₂ + 2CO₂（2分）

(5)①60（2分,57-63都正确）  ②6（2分，5.7－6.3都正确）

【解析】

试题分析：

（1）固体灼烧要放在坩埚内，移动、使用时要用坩埚钳夹取。

（2）碱与盐以生成新碱和新盐，氨水和Fe³⁺反应生成NH₄⁺和Fe（OH）₃，要注意氨水是弱碱，Fe（OH）₃是沉淀，写成离子方程式不能拆开

（3）根据“将溶液A处理的第一步是加入氨水调节pH为9，使其中的Fe³⁺和Zn²⁺沉淀”和表格中数据可知，Zn²⁺完全沉淀的pH是8.9，pH高于8.9Zn(OH)₂会溶解，所以pH是9最适合。

（4）反应原理为在酸性条件下， MnO₂将H₂O₂氧化为O₂，自身被还原为MnSO₄，

该反应的反应物为H₂O₂，MnO₂，H₂SO₄，生成物是MnSO₄，O₂，H₂O，写成离子方程式为

H₂O₂+MnO₂+2H⁺= Mn²⁺+O₂↑+2H₂O。

活性炭的作用是吸咐，据题意“使Fe³⁺沉淀完全”可知，Fe³⁺生成Fe（OH）₃被活性炭吸咐形成较大颗粒而聚沉。

据题意，滤液中Mn²⁺与Na₂CO₃反应生成MnCO₃沉淀，经灼烧生成MnO₂，很显然MnCO₃被氧化为MnO₂，因此反应还要O₂参加，同时还有CO₂生成。

（5）从两张图片上很容易看出在60℃附近MnO₂产率最大，硝酸的最佳浓度是6mol/L

考点：工业流程图以实验为载体考查基本的实验操作原理，离子方程式的书写，沉淀的溶解平衡等问题，另外综合分析图表的能力也有所涉及。