Question

【题目】二氧化锰是制造锌锰干电池的基本材料，工业上以软锰矿、菱锰矿为原料来制备。某软锰矿主要成分为MnO2，还含有Si(16.27%)、Fe(5.86%)、Al(3.42%)、Zn(2.68%)和Cu(0.86%)等元素的化合物，其处理流程图如下：

（1）硫酸亚铁在酸性条件下将MnO2还原为MnSO4，酸浸时发生的主要反应的化学方程式为_________________________。

（2）“氨水、搅拌”，其中“搅拌”不仅能加快反应速率，还能__________________；滤渣A的成分是Fe(OH)3、Al(OH)3，加入氨水需调节pH至少达到____________，恰好能使Fe3+、Al3+沉淀完全。

化合物	Al(OH)3	Fe(OH)2	Fe(OH)3
Ksp近似值	10-34	10-16	10-38

（3）滤渣B的成分是_____________________.

（4）碱性锌锰电池中，MnO2参与的电极反应方程式为____________________.

（5）MnO2也可在MnSO4-H2SO4-H2O为体系的电解液中电解获得，其阳极电极反应式为________________________________________________.

（6）工业上采用间接氧化还原滴定法测定MnO2纯度，其操作过程如下：准确称量0.9200g该样品，与足量酸性KI溶液充分反应后，配制成100mL溶液。取其中20.00mL，恰好与25.00mL 0.0800mol·L-1 Na2S2O3溶液反应（I2+2S2O32-====2I—+S4O62—）。计算可得该样品纯度为_____________.

Answer 1

【答案】 MnO2＋2FeSO4＋2H2SO4＝MnSO4＋Fe2(SO4)3＋2H2O 充分氧化过量的Fe2+ 5.3 CuS、ZnS MnO2＋H2O＋e－＝MnO(OH)＋OH－(或2MnO2＋H2O＋2e－＝Mn2O3＋2OH－) Mn2+-2e-+2H2O==MnO2+4H+ 47.3%

【解析】试题分析：（1）硫酸亚铁在酸性条件下将MnO2还原为MnSO4，亚铁离子氧化为三价铁离子；

（2）搅拌可以加快反应速率，使反应充分进行； 氨水可以沉淀Fe3+、Al3+，根据氢氧化铝的Ksp来计算完全沉淀铝离子所需的溶液的pH即可；

（3）根据流程图，滤渣B应该含有铜、锌元素；

（4）碱性锌锰电池中，MnO2是正极材料，发生还原反应；（5）根据电解池的工作原理，电解硫酸锰酸性溶液生成二氧化锰、硫酸和氢气；

(6)根据关系式计算。

解析： （1）硫酸亚铁在酸性条件下将MnO2还原为MnSO4，亚铁离子被氧化为三价铁离子，化学方程式为MnO2＋2FeSO4＋2H2SO4＝MnSO4＋Fe2(SO4)3＋2H2O ；

（2）搅拌可以加快反应速率，充分氧化Fe2+；

氢氧化铝的Ksp=c3（OH-）×c（Al3+），铝离子完全沉淀时，铝离子的浓度是1×10-5mol/L，此时c（OH-）= ；c（H+）=10-5.3，所以PH=5.3。

（3）根据流程图，滤渣B应该含有铜、锌元素，加入MnS生成的沉淀，所以滤渣B是CuS、ZnS；

（4）碱性锌锰电池中，MnO2是正极材料，发生还原反应，正极反应是MnO2＋H2O＋e－＝MnO(OH)＋OH－；

（5）电解硫酸锰酸性溶液生成二氧化锰、硫酸和氢气，阳极发生氧化反应，阳极反应为Mn2+-2e-+2H2O==MnO2+4H+；

(6) 设0.9200g该样品中含有二氧化锰xg

87 2

x 0.0800mol·L-1 × 0.025L×5

X=0.435g，该样品纯度为