Question

回收锌锰废电池可生产硫酸锌、碳酸锰等．原料锰粉主要成分为MnO₂和碳，含少量锌和铁．焙烧反应之一为：MnO₂+C═MnO+CO↑．生产工业级碳酸锰流程如图：

化学式	开始沉 淀时的 pH值	沉淀完 全时的 pH值
Mn（OH）2	8.8	10.4
Fe（OH）2	7.6	9.6
Fe （OH）3	2.7	3.7
Zn（OH）2	6.4	7.8

回答下列问题：
（1）第二步用稀H₂SO₄浸取时需加热，其原因是：

 

．
（2）第三步加入过量酸化的H₂O₂溶液，其目的是

 

，离子方程式为

 

；然后将pH调到7.8-8.7（四种离子沉淀的pH范围如右表），其目的是

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：（1）解热可以加快化学反应速率，据此回答；
（2）双氧水具有氧化性，能将亚铁离子氧化为铁离子，本身的还原产物是水；根据表中物质沉淀的pH数据来判断当pH调到7.8-8.7时，存在的离子以及沉淀的离子．

解答： 解：MnO₂和碳以及少量锌和铁在焙烧时的反应为：MnO₂+C

高温  .

MnO+CO↑，向焙烧后的产物中加入硫酸，可以得到硫酸锰、硫酸亚铁以及硫酸锌的混合液，向混合液中加入双氧水，可以将亚铁离子氧化为铁离子，调节pH到合适的范围，可以将铁离子、锌离子沉淀下来，留下锰离子，即得到硫酸锰的水溶液，向其中加入碳酸氢铵溶液，可以发生反应得到碳酸锰沉淀，过滤洗涤即可得到碳酸锰的固体．
（1）第二步用稀H₂SO₄浸取时需加热，这样可以增大浸出速率，提高单位时间浸出物的产率，故答案为：增大浸出速率，提高单位时间浸出物的产率；
（2）第三步向硫酸锰、硫酸亚铁以及硫酸锌的混合液中加入双氧水，可以将亚铁离子氧化为铁离子：2Fe²⁺+H₂O₂+4H⁺═2Fe³⁺+2H₂O，然后根据四种离子沉淀的pH范围表，将pH调到7.8-8.7，可以使Fe³⁺、Zn²⁺沉淀完全，溶液中只留下Mn²⁺；
故答案为：将Fe²⁺氧化为Fe³⁺；2Fe²⁺+H₂O₂+4H⁺═2Fe³⁺+2H₂O；使Fe³⁺、Zn²⁺沉淀完全，溶液中只留下Mn²⁺．

点评：本题考查了物质制备方案的设计流程分析判断，离子性质和检验的应用调节溶液PH除去杂质离子是解题关键，题目难度中等．