二氧化錳可用作乾電池去極劑,合成工業的催化劑和氧化劑,玻璃工業和搪瓷工業的著*劑、消*劑、脫鐵劑等。Ⅰ(1)鋅...
問題詳情:
二氧化錳可用作乾電池去極劑,合成工業的催化劑和氧化劑,玻璃工業和搪瓷工業的著*劑、消*劑、脫鐵劑等。
Ⅰ(1)鋅—錳鹼*電池具有容量大、放電電流大的特點,因而得到廣泛應用。電池的總反應式為Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)===Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)。
電池的正極反應式為________________________________
Ⅱ某化學研究*學習小組擬從廢舊乾電池中回收二氧化錳製取碳*錳。
①將乾電池剖切、分選得到黑*混合物(主要成分為MnO2)洗滌、過濾、烘乾。
②將上述固體按固液體積比2:9加入濃鹽*、加熱,反應完全後過濾、濃縮。
③向上述溶液中加入Na2CO3溶液,邊加邊攪拌,再過濾即可得到碳*錳。
(2)在第②步中,將上述固體與濃鹽*混合的目的是________________________________
(3)有人認為,將第③步中的Na2CO3溶液換成NH4HCO3溶液,也能達到上述目的,但同時有氣體生成。請寫出加入NH4HCO3溶液時發生的離子反應方程式:
_______________________________________
Ⅲ 溼法煉錳即電解硫*錳溶液法。電解錳的生產過程分為化合浸取、氧化淨化及沉澱除雜、產品回收。其生產工藝流程如下:
已知:①菱錳礦中主要成份是碳*錳,主要雜質是Fe2+、Co2+、Ni2+。
②生成*氧化物的pH如下表:(若某離子濃度小於等於10-5mol/L,則認為完全沉澱)
物質 | Fe(OH)2 | Ni(OH)2 | Co(OH)2 | Mn(OH)2 |
開始沉澱pH | 7.5 | 7.7 | 7.6 | 8.3 |
完全沉澱pH | 9.7 | 8.4 | 8.2 | 9.8 |
③有關難溶*氧化物和硫化物pKsp資料(pKsp=-lgKsp):
難溶物質 | Fe(OH)3 | Ni(OH)2 | Co(OH)2 | NiS | CoS |
pKsp | 38.55 | 15.26 | 14.7 | 18.49 | 20.40 |
(4)菱錳礦粉與硫*反應的化學方程式是________________________________。
(5)使用氨水的目的是調節pH值在________之間(填pH範圍,精確到小數點後1位數字)。
在“浸出液”中加入(NH4)2S(硫化銨)的目的是_________________________________
(6)電解槽中使用的是惰*電極板,電解反應方程式為_________________________
【回答】
【知識點】難溶電解質的溶解平衡及沉澱轉化的本質、製備實驗方案的設計
【*解析】 (每空2分)(1)2MnO2+2e-+H2O=2OH-+Mn2O3 (2)將MnO2還原成Mn2+
(3)Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O (4)MnCO3+H2SO4=MnSO4+H2O+CO2↑
(5)3.8~8.3 作沉澱劑,生成NiS沉澱 (6)2MnSO4+2H2O 2H2SO4+O2↑+2Mn
解析:(1)鋅—錳鹼*電池的總反應式為Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)===Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s),
Zn化合價升高,失電子,作負極;MnO2中的Mn化合價降低,得電子,作正極,根據總反應拆成兩個半反應,電池的正極反應式為:2MnO2+2e-+H2O=2OH-+Mn2O3
(2)濃鹽*與二氧化錳發生氧化還原反應,生成*氣和*化錳,以便於加入碳**後可以生成碳*錳沉澱;
(3)加入NH4HCO3溶液時,生成氣體,離子方程式為:Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O
(4)菱錳礦粉主要成分是碳*錳,與硫*反應生成硫*錳、水和二氧化碳,化學方程式是:
MnCO3+H2SO4=MnSO4+H2O+CO2↑
(5)二氧化錳MnO2具有氧化*,能將菱錳礦的硫*浸取液中的Fe2+氧化為Fe3+; 氨水可以將鐵離子沉澱,*氧化鐵的Ksp=c3(OH-)•c(Fe3+),鐵離子完全沉澱時,鐵離子的濃度是1×10-5mol/L,此時c(OH-)== 10-11.2mol/L,所以pH=3.8,所以將鐵離子沉澱完全,但是錳離子未沉澱的範圍是3.8~8.3,此範圍內Co2+已經沉澱完全,所以再加入硫化銨將Ni2+沉澱;
(6)根據電解池的工作原理,電解硫*錳**溶液生成二氧化錳、硫*和*氣,電解反應方程式為:
2MnSO4+2H2O 2H2SO4+O2↑+2Mn
【思路點撥】本題是一道實驗方案設計的工藝流程題目,考查學生各方面的綜合知識能力,尤其是第(5)題,二氧化錳將亞鐵氧化,再調節PH的計算難度大;
知識點:物質的分離 提純和檢驗
題型:實驗,探究題
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