Question

【题目】废旧锌锰于电池内部的黑色物质A主要含有MnO2、MnOOH、NH4Cl、ZnCl2、炭粉，用A制备高纯MnCO3的流程圈如下:

(1)锌锰干电池的负极材料是__________(填化学式)。

(2)第I步操作得滤渣的成分是______；第II步在空气中灼烧的目的除了将MnOOH转化为MnO2外，另一作用是__________。

(3)步骤I中制得MnSO4溶液，该反应的化学方程式为____________。用草酸(H2C2O4)而不用双氧水(H2O2)作还原剂的原因是_________。

(4)已知:MnCO3难溶于水和乙醇，潮湿时易被空气氧化，100℃时开始分解；Mn(OH)2开始沉淀时pH为7.7。

第IV步多步操作可按以下步骤进行:

操作l:加入NH4HCO3溶液调节溶液pH<7.7，充分反应直到不再有气泡产生；

操作2:过滤，用少量水洗涤沉淀2～3次；

操作3:检测滤液；

操作4:用少量无水乙醇洗涤2～3次；

操作5:低温烘干。

①操作1发生反应的离子方程式为_________；若溶液pH>7.7，会导致产品中混有____(填化学式)。

②操作3中，检测MnCO3是否洗净的方法是___________。

③操作4用少量无水乙醇洗涤的作用是_____________。

Answer 1

【答案】 Zn MnO2、 MnOOH碳粉 除去混合物中的碳粉 MnO2+H2C2O4+H2SO4=MnSO4+2CO2↑ +2H2O 双氧水容易被MnO2催化分解（其他合理答案均可） Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O Mn(OH)2 取最后一次滤液，加入盐酸酸化的BaCl2溶液，若无白色沉淀产生则已洗涤干净 除去产品表面的水分，防止其在潮湿环境下被氧化，并有利于后续低温烘干

【解析】废旧碱性锌锰干电池内部的黑色物质A主要含有MnO2、NH4Cl、MnOOH 、ZnCl2、炭粉，加水溶解、过滤、洗涤，滤液中含有NH4Cl、ZnCl2，滤渣为MnO2 、MnOOH和碳粉，加热至恒重，碳转化为二氧化碳气体，再向黑色固体中加稀硫酸和H2C2O4溶液，过滤，滤液为硫酸锰溶液，最后得到碳酸锰；

（1）碱性锌锰干电池中失电子的为负极；
（2）MnO2、MnOOH和碳粉均不能溶于水，除去碳粉可以加热；
（3）MnO2与稀H2SO4、H2C2O4反应生成硫酸锰；双氧水易分解；
（4）操作1为MnSO4溶液中加入碳酸氢钠溶液，生成MnCO3沉淀；加入NaHCO3调节pH，PH过大，容易生成Mn（OH）2沉淀；操作3主要是检验是否有SO42-离子；操作4：MnCO3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。

（1）碱性锌锰干电池中失电子的为负极，则锌为负极，正确答案为：Zn；
（2）MnO2 、MnOOH和碳粉均不能溶于水，所以过滤得到的滤渣为MnO2、MnOOH、碳粉，在空气中灼烧的目的除了将MnOOH转化为MnO2外，另一作用是加热碳转化为二氧化碳气体，所以第Ⅱ步操作的另一作用：除去碳粉；正确答案为：MnO2、MnOOH、碳粉；除去碳粉；

（3）MnO2与稀H2SO4、H2C2O4反应生成硫酸锰，其反应的方程式为：MnO2+H2C2O4+H2SO4=MnSO4+2CO2↑ +2H2O；过氧化氢易分解，尤其是在MnO2催化作用下更易分解，所以不宜用过氧化氢为还原剂；正确答案为：MnO2+H2C2O4+H2SO4=MnSO4+2CO2↑ +2H2O；双氧水容易被MnO2催化分解；

（4）①操作1：MnSO4溶液中加入碳酸氢钠溶液，调节pH小于7.7，生成MnCO3沉淀；反应的离子方程式：Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O，如果PH大于7.7，溶液中Mn2+容易生成Mn（OH）2沉淀，使产品不纯；正确答案为： Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O；Mn(OH)2；

②MnSO4溶液中加入碳酸氢钠溶液，生成MnCO3沉淀和硫酸钠，过滤，洗涤，沉淀是否洗涤干净主要检测洗涤液中是否含有硫酸根离子，所以其方法是:取最后一次洗涤液，加入盐酸酸化的BaCl2溶液，若无白色沉淀产生则已洗涤干净，正确答案：取最后一次洗涤液，加入盐酸酸化的BaCl2溶液，若无白色沉淀产生则已洗涤干净；
③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，乙醇易挥发，除去产品表面的水分，同时防止MnCO3在潮湿环境下被氧化，也有利于后续低温烘干，正确答案：除去产品表面的水分，防止其在潮湿环境下被氧化，并有利于后续低温烘干。