Question

6．废旧碱性锌锰干电池内部的黑色物质A主要含有MnO₂、NH₄Cl、ZnCl₂，还有少量的FeCl₂和炭粉，用A制备高纯MnCO₃，的流程图如下．

（1）碱性锌锰干电池的负极材料是Zn（填化学式）．
（2）第Ⅱ步操作的目的是除去碳粉．
（3）第Ⅳ步操作是对滤液a进行深度除杂，除去Zn²⁺的离子方程式为Zn²⁺+MnS=ZnS+Mn²⁺．（已知：Ksp（MnS）=2.5×10^-13，Ksp（ZnS）=1.6×10^-24）
（4）为选择试剂X，在相同条件下，分别用5g 黑色物质M进行制备MnSO₃的实验，得到数据如下表：

实验编号	试剂X	MnSO4/g
1	锌粉	2.3595
2	铁粉	2.7184
3	硫化亚铁	2.9911
4	30%过氧化氢	3.7349

①试剂x的最佳选择是30%过氧化氢．
②第Ⅲ步中用选出的最佳试剂X与M的主要成分反应的化学方程式为MnO₂+H₂O₂+H₂SO₄=MnSO₄+2H₂O+O₂↑．
（5）已知：MaCO₃难溶于水和乙醇，潮湿时易被空气氧化，100℃开始分解；Mn（OH）₂开始沉淀时pH为7．请补充完成以下操作：
第Ⅴ步系列操作可按一下流程进行：请补充完成操作：（第Ⅴ步系列操作中可供选用的试剂：NaHCO₃、乙醇）

操作1：加入NaHCO₃，控制pH＜7.7；
操作2：过滤，用少量水洗涤2～3次
操作3：检测滤液，表明SO₄^2-已除干净；
操作4：用少量无水乙醇洗涤2～3次；
操作5：低温烘干．
（6）操作1可能发生反应的离子方程式Mn²⁺+2HCO₃^-=MnCO₃↓+H₂O+CO₂↑．

Answer 1

分析 （1）碱性锌锰干电池中失电子的为负极；
（2）MnO₂和碳粉均不能溶于水，除去碳粉可以加热；
（3）根据沉淀的转化分析；
（4）①根据表中数据可知用30%过氧化氢生成的MnSO₄最多；
②在酸性条件下30%过氧化氢与MnO₂反应生成MnSO₄，根据原子守恒和电子守恒分析；
（5）MnSO₄溶液操作1为加入碳酸氢钠溶液，生成MnCO₃沉淀；过滤，用少量水洗涤2～3次；然后检验是否洗涤干净；由于MaCO₃难溶于水和乙醇，潮湿时易被空气氧化，再用少量乙醇洗涤滤渣；低温烘干得到纯净的MnCO₃；
操作1：加入NaHCO₃调节pH，不能生成Mn（OH）₂沉淀；
操作4：MaCO₃难溶于水和乙醇，潮湿时易被空气氧化，所以用无水乙醇洗涤；
（6）硫酸锰与NaHCO₃反应生成碳酸锰和二氧化碳．

解答 解：（1）碱性锌锰干电池中失电子的为负极，则锌为负极，故答案为：Zn；
（2）MnO₂和碳粉均不能溶于水，过滤得到的滤渣为MnO₂和碳粉，除去碳粉可以加热，所以第Ⅱ步操作加热的目的是除去碳粉，故答案为：除去碳粉；
（3）已知：Ksp（MnS）=2.5×10^-13，Ksp（ZnS）=1.6×10^-24，MnS可以转化为ZnS，所以除去Zn²⁺可以用MnS，其离子方程式为：Zn²⁺+MnS=ZnS+Mn²⁺；
故答案为：Zn²⁺+MnS=ZnS+Mn²⁺；
（4）①根据表中数据可知用30%过氧化氢生成的MnSO₄最多，所以试剂x的最佳选择是30%过氧化氢；故答案为：30%过氧化氢；
②在酸性条件下30%过氧化氢与MnO₂反应生成MnSO₄，H₂O₂中O元素的化合价升高生成O₂，其反应的离子方程式为：MnO₂+H₂O₂+H₂SO₄=MnSO₄+2H₂O+O₂↑；
故答案为：MnO₂+H₂O₂+H₂SO₄=MnSO₄+2H₂O+O₂↑；
（5）MnSO₄溶液中加入碳酸氢钠溶液，生成MnCO₃沉淀；过滤，用少量水洗涤沉淀2～3次；然后检验是否洗涤干净；由于MaCO₃难溶于水和乙醇，潮湿时易被空气氧化，再用少量乙醇洗涤滤渣；最后低温烘干得到纯净的MnCO₃；
操作1：若要把MnSO₄转化为MnCO₃，要加入NaHCO₃，pH应该小于7.7，防止生成Mn（OH）₂沉淀，故答案为：加入NaHCO₃，控制pH＜7.7；
操作4：MnCO₃难溶于水和乙醇，潮湿时易被空气氧化，则洗涤沉淀时不能用水，所以用无水乙醇洗涤，故答案为：用少量无水乙醇洗涤2～3次；
（6）硫酸锰与NaHCO₃反应生成碳酸锰和二氧化碳，反应的离子方程式为：Mn²⁺+2HCO₃^-=MnCO₃↓+H₂O+CO₂↑，故答案为：Mn²⁺+2HCO₃^-=MnCO₃↓+H₂O+CO₂↑．

点评 本题考查了物质的分离提纯实验操作，涉及原电池原理、物质的分离、沉淀的转化、氧化还原反应、洗涤操作等，题目难度中等，侧重于考查学生的实验能力和对基础知识的应用能力．