Question

【题目】锌锰干电池是最早的实用电池。现用下列工艺回收正极材料中的金属（部分条件未给出）。

（1）碱性锌锰电池反应为：Zn+2MnO2+2H2O＝Zn(OH)2+2MnO(OH)，电解质是KOH， MnO（OH）中Mn的化合价为：_____,正极反应式为:__________。

（2）黑粉的主要成份为 MnO2和石墨，写出反应①的化学方程式：________

（3）MnO2的转化率与温度的关系如下表：

温度/℃	20	40	60	80	100
转化率/℃	86.0	90.0	91.3	92.0	92.1

生产中常选反应温度为80℃，其理由是：___________。

（4）“沉锰”过程中生成碱式碳酸锰[MnCO36Mn(OH)25H2O]，写出其离子反应方程式：_______。滤液③中可回收的物质为：________（填化学式）。

（5）用硫酸酸化的浆液可吸收工业废气中的生成，已知浆液中含量为，工业废气中含量为， 的吸收率可达90%，则处理1000工业尾气，可得到的质量为____kg(用含字母的代数式表示)。

Answer 1

【答案】+3价 MnO2+H2O+e-=MnO(OH)+OH- MnO2+2FeSO4+2H2SO4=MnSO4+Fe2(SO4)3+2H2O 由表格中的数据可知，MnO2的转化率随温度的升高而升高，80℃时MnO2的转化率已经较高，更高的温度会增加能耗，增大生产成本，得不偿失 Mn2++7CO32-+11H2O=MnCO3·6Mn(OH)2·5H2O↓+6CO2↑ Na2SO4 或

【解析】

废旧锌锰干电池经过预处理得到黑粉，黑粉主要成分为二氧化锰与石墨，则反应①是MnO2、FeSO4和H2SO4发生的氧化还原反应生成硫酸铁与硫酸锰，并将不溶物二氧化锰与石墨过滤，得到的滤液经碳酸钠调节pH=4.5，使铁离子转化为氢氧化铁沉淀而除去，得到的滤液主要成分为硫酸锰， “沉锰”过程中碳酸根离子与溶液中锰离子反应，得到碱式碳酸锰沉淀[MnCO36Mn(OH)25H2O]沉淀与硫酸钠，过滤后所得的滤液③溶质为硫酸钠，滤渣③再经硫酸酸化得到硫酸锰溶液，最终蒸发浓缩，过滤干燥得到MnSO4H2O，据此分析作答。

（1）碱性锌锰电池反应为：Zn+2MnO2+2H2O＝Zn(OH)2+2MnO(OH)，电解质是KOH，活泼金属Zn为该电池的负极材料，MnO（OH）中氧为-2价，氢为+1价，则Mn的化合价为：+3价；正极MnO2得到电子产生MnO(OH)，电极反应式为：MnO2+H2O+e-=MnO(OH)+OH-；

（2）黑粉的主要成份为 MnO2和石墨，其反应的化学方程式为：MnO2+2FeSO4+2H2SO4=MnSO4+Fe2(SO4)3+2H2O；

（3）由表格中的数据可知，MnO2的转化率随温度的升高而升高，80℃时MnO2的转化率已经较高，更高的温度会增加能耗，增大生产成本，得不偿失，故生产中常选反应温度为80℃，故答案为：由表格中的数据可知，MnO2 的转化率随温度的升高而升高，80℃时MnO2的转化率已经较高，更高的温度会增加能耗，增大生产成本，得不偿失；

（6）“沉锰”过程中碳酸钠与硫酸锰反应生成碱式碳酸锰，碳酸钠水解生成氢氧化钠、生成氢氧化锰沉淀后促进水解放出二氧化碳，反应的离子方程式为，根据该反应方程式可知，滤液③中可回收的物质为：Na2SO4，故答案为： ；Na2SO4；

（7）用硫酸酸化的MnO2浆液可吸收工业废气中的SO2生成MnSO4·H2O，反应的方程式为MnO2+SO2+H2O=MnSO4·H2O。1000工业尾气中含有的SO2的物质的量为=mol，则生成的MnSO4·H2O的物质的量为mol×90%=mol，质量为mol×169g/mol=g= 或kg。