Question

二氧化锰是制造锌锰干电池的基本材料。工业上以软锰矿为原料，利用硫酸亚铁制备高纯二氧化锰的流程如下：

某软锰矿的主要成分为MnO₂,还含Si(16.27%)、Fe(5.86%)、Al(3.42%)、Zn(2.68%)和Cu(0.86%)等元素的化合物。部分阳离子以氢氧化物或硫化物的形式完全沉淀时溶液的pH见下表，回答下列问题：

沉淀物	Al(OH)?3	Fe(OH)?3	Fe(OH)?2	Mn(OH)?2	Cu(OH)?2
pH	5.2	3.2	9.7	10.4	6.7

沉淀物	Zn(OH)?2	CuS	ZnS	MnS	FeS
pH	8.0	≥-0.42	≥2.5	≥7	≥7

（1）硫酸亚铁在酸性条件下将MnO₂还原为MnSO₄，酸浸时发生的主要反应的化学方程式为                 。

（2）滤渣A的主要成分为                                           。

（3）加入MnS的目的是除去                             杂质。

（4）碱性锌锰干电池中，MnO₂参与的电极反应方程式为                             。

（5）从废旧碱性锌锰干电池中可以回收利用的物质有                   （写出两种）。

Answer 1

（1）MnO₂+2FeSO₄+2H₂SO₄      MnSO₄+Fe₂(SO₄)₃+2H₂O

（2）Fe(OH)₃、Al(OH)₃

（3）Cu²⁺、Zn²⁺

（4）MnO₂+H₂O+e^-      MnOOH+OH^-(或2MnO₂+H₂O+2e^-     Mn₂O₃+2OH^-)

（5）锌、二氧化锰

解析:

（1）根据FeSO₄在反应条件下将MnO₂还原为MnSO₄，Fe²⁺被氧化为Fe³⁺，可以写其反应方程式2FeSO₄+MnO₂+2H₂SO₄      MnSO₄+Fe₂(SO₄)₃+2H₂O。

（2）根据反应后滤液（Mn²⁺、Fe³⁺、Al³⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Fe²⁺)加氨水调pH至5.4，结合题表可知滤渣A的主要成分为Fe(OH)₃和Al(OH)₃。

（3）根据题表可知加入MnS是为了生成溶解度更小的CuS、ZnS而除去Cu²⁺、Zn²⁺。

（4）碱性锌锰干电池中Zn作负极，则MnO₂作正极得电子。其电极反应式应为MnO₂+H₂O+e^-    MnOOH+OH^-或2MnO₂+H₂O+2e^-     Mn₂O₃+2OH^-。

（5）从碱性锌锰干电池的原料可知，其废旧电池可回收利用的物质为锌和MnO₂。