Question

【题目】以废旧锌锰电池初步处理分选出的含锰废料(MnO2、MnOOH、MnO及少量Fe、Pb等）为原料制备高纯MnCl2·xH2O，实现锰的再生利用。其工作流程如下：

资料a:Mn的金属活动性强于Fe；Mn2+在酸性条件下比较稳定，pH高于5.5时易被O2氧化。

资料b：生成氢氧化物沉淀的pH

	Mn（OH）2	Pb（OH）2	Fe（OH）3
开始沉淀时	8.1	6.5	1.9
完全沉淀时	10.1	8.5	3.2

注：金属离子的起始浓度为0.1 mol·L-l

(1)过程I的目的是浸出锰。经检验滤液1中含有的阳离子为Mn2+、Fe3+、Pb2+和H+。

①MnO2与浓盐酸反应的离子方程式是____________。

②检验滤液1中只含Fe3+不含Fe2+的操作和现象是：分别取两份少量滤液1于试管中，一份__________；另一份 ________________。

③Fe3+由Fe2+转化而成，可能发生的反应有：

a. 2Fe2++Cl2= 2Fe3++2Cl- b.4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O

c．…… 写出c的离子方程式：____________________。

(2)过程Ⅱ的目的是除铁。有如下两种方法：

i．氨水法：将滤液1先稀释，再加适量10%的氨水，过滤。

ii．焙烧法：将滤液l浓缩得到的固体于290℃焙烧，冷却，取焙烧物加水溶解、过滤，滤液再加盐酸酸化至合适pH。

已知：焙烧中发生的主要反应为2FeCl3+3O22Fe2O3+3Cl2，焙烧时MnCl2和PbCl2不发生变化。

①氨水法除铁时，溶液pH应控制在__________之间。

②两种方法比较，氨水法除铁的缺点是____________。

(3)过程Ⅲ的目的是除铅。加入的试剂是____________。

(4)过程Ⅳ所得固体中的x的测定如下：取m1g样品，置于氮气氛围中加热至失去全部结晶水时，固体质量减轻m2g。则x=________。

Answer 1

【答案】MnO2+4H++2ClMn2++Cl2↑+2H2O 加铁氰化钾,无现象 滴加KSCN溶液，溶液变红 MnO2+4H++2Fe2+＝Mn2++2Fe3++2H2O 3.2~5.5（或3.2≤pH≤5.5或3.2≤pH<5.5） 引入杂质NH4+ 锰

【解析】

(1) ①浓盐酸与二氧化锰反应产生氯气、氯化锰和水；

②Fe3+使KSCN溶液显红色，Fe2+可使铁氰化钾显蓝色；

③Fe3+由Fe2+转化而成，可能由氯气、氧气氧化，也可能由二氧化锰氧化；

(2) ①调节pH除去铁离子，铁离子沉淀完全，铅离子、锰离子不能沉淀；

②焙烧法除铁，将滤液l浓缩得到的固体于290℃焙烧，冷却，取焙烧物，加水溶解，过滤，即可，而氨水法除铁溶液中会引入铵根离子；

(3)过程Ⅲ的目的是除铅，加入锰，不引入杂质；

(4)根据1:x＝n(MnCl2)：n(H2O)计算。

(1) ①浓盐酸与二氧化锰反应产生氯气、氯化锰和水，离子方程式为：MnO2+4H++2ClMn2++Cl2↑+2H2O；

②Fe3+使KSCN溶液显红色，Fe2+可使铁氰化钾显蓝色，则取少量滤液1于试管中，滴入铁氰化钾溶液，无明显变化；另取少量滤液1于试管中，再滴加KSCN溶液，溶液变红；

③Fe3+由Fe2+转化而成，可能由氯气、氧气氧化，也可能由二氧化锰氧化，反应为：MnO2+4H++2Fe2+＝Mn2++2Fe3++2H2O；

(2) ①调节pH除去铁离子，pH大于3.2时，铁离子沉淀完全，铅离子、锰离子不能沉淀，小于5.5时锰离子不易氧化，故pH应小于5.5；

②焙烧法除铁，将滤液l浓缩得到的固体于290℃焙烧，冷却，取焙烧物，加水溶解，过滤，即可，而氨水法除铁溶液中会引入铵根离子；

(3)过程Ⅲ的目的是除铅，用活泼金属置换不活泼金属，加入锰，将铅离子置换与溶液分离，自身生成锰离子，不引入杂质；

(4)m1gMnCl2xH2O置于氮气氛围中加热至失去全部结晶水时，生成MnCl2，减少的质量为结晶水的质量，为m(H2O)=m2g，则m(MnCl2)= （m1- m2）g，则1:x＝n(MnCl2)：n(H2O)=:，解得x=。