Question

【题目】锰锌铁氧体是应用广泛的高性能磁性材料。现以akg废旧碱性锌锰电池为原料（含锰元素的物质：MnO2占b%，MnOOH占c%）制备锰锌铁氧体，主要流程如下：

（1）酸浸废电池时，被溶解生成Zn2+的物质有______，SO2的作用是_____（填字母编号）。

A．漂白剂

B．沉淀剂

C．氧化剂

D．还原剂

（2）除汞是以氮气为载体吹入滤液带出汞蒸汽，经KMnO4溶液吸收而实现的。如图是KMnO4溶液处于不同pH时对应的单位时间Hg去除率变化图，图中物质为Hg与MnO4-在该pH范围反应的主要产物。

①pH＜6时反应的离子方程式为___________。

②汞的去除速率随pH变化的规律是_________。

（3）锌锰干电池中MnO2可以用碳酸锰在空气中煅烧制得。

已知25℃，101 kPa时：2MnO(s)＋O2(g)=2MnO2(s) H＝-272.0 kJ/mol

MnCO3(s)=MnO(s)＋CO2(g) H＝+116.6 kJ/mol

碳酸锰在空气中煅烧反应生成MnO2的热化学方程式是_______________。

（4）x＝0.2的锰锌铁氧体具有较高的饱和磁场强度，该锰锌铁氧体的组成用氧化物形式（最简整数比）表示为____________。若制得这种锰锌铁氧体的质量为100 kg，在制取过程中不考虑损耗，需补充硫酸锰晶体（MnSO4·H2O）_________kg。（只列出计算式）

Answer 1

【答案】Zn、Zn(OH)2 D 2MnO4-＋5Hg＋16H+=2Mn2+＋5Hg2+＋8H2O 随pH增大，汞的去除速率先减小后增大 2MnCO3(s)＋O2(g)=2MnO2(s)＋2CO2(g) H＝-38.8 kJ/mol MnO·4ZnO·5Fe2O3 169×(－－)

【解析】

废旧碱性锌锰电池中含有Zn、Zn(OH)2、碳粉以及MnO2和MnOOH等，加入稀硫酸、通入二氧化硫，Zn、Zn(OH)2和硫酸反应生成Zn2+，MnO2和MnOOH在酸性条件下被二氧化硫还原为Mn2+，过滤除去碳粉，滤液中加入铁粉、MnSO4·H2O，煮沸1h，再加氨水调节PH至7~10.5，纯化烧结得到锰锌铁氧体。

（1）锌锰电池中含有锌的物质有Zn、Zn(OH)2，可以与酸反应生成锌离子；SO2在此作了还原剂。

（2）①据图得pH＜6时主要以Mn2+和Hg2+存在，故反应：2MnO4-＋5Hg＋16H+=2Mn2+＋5Hg2+＋8H2O；②据图像得随pH增大，汞的去除速率先减小后增大。

（3）已知25℃，101 kPa时：①2MnO(s)＋O2(g)=2MnO2(s) H1＝-272.0 kJ/mol②MnCO3(s)=MnO(s)＋CO2(g) H2＝+116.6 kJ/mol碳酸锰在空气中煅烧反应生成MnO2的化学方程式是2MnCO3(s)＋O2(g)=2MnO2(s)＋2CO2(g) H3，据盖斯定律H3=H1+2H2＝-38.8 kJ/mol。

（4）x＝0.2时，锰锌铁氧体的化学式为Mn0.2Zn0.8Fe2O4，化为整数关系为Mn1Zn4Fe10O20，写成氧化物形式：MnO·4ZnO·5Fe2O3；据题意aKg电池中Mn的物质的量=+，100 kg锰锌铁氧体中Mn的物质的量为100/1195=, 需补充硫酸锰晶体（MnSO4·H2O）物质的量=-（+），质量=169×(－－) kg。