Question

回收的废旧锌锰于电池经过处理后得到锰粉（含MnO₂、Mn（OH）₂、Fe、乙炔和黑炭等），由锰粉制取MnO₂的步骤如图所示．
根据上图所示步骤并参考表格数据，回答下列问题．

物 质	开始沉淀	沉淀完全
Fe（OH）3	2.7	3.7
Fe（OH）2	7.6	9.6
Mn（OH）2	8.3	9.8

（1）在加热条件下用浓盐酸浸取锰粉，所得溶液中含有Mn²⁺、Fe²⁺等．MnO₂与浓盐酸反应的离子方程式：

 

．
（2）酸浸时，浸出时间对锰浸出率的影响如下图所示，工业采用的是浸取60min，其可能原因是

 

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（3）锰粉经浓盐酸浸取，过滤I除去不溶杂质后，向滤液中加入足量H₂O₂溶液，其作用是

 

．
（4）过滤I所得滤液经氧化后，需加入NaOH溶液调节pH约为5.1，其目的是

 

．
（5）过滤Ⅱ所得滤液加入足量H₂O₂溶液并加入NaOH溶液调节pH约为9，使Mn²⁺氧化得到MnO₂，反应的离子方程式为

 

．
（6）工业上利用KOH和MnO₂为原料制取KMnO₄．主要生产过程分两步进行：
第一步将MnO₂和固体KOH粉碎，混合均匀，在空气中加热至熔化，并连续搅拌以制取K₂MnO₄；第二步为电解K₂MnO₄的浓溶液制取KMnO₄．
①第一步反应的化学方程式为

 

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②电解K₂MnO₄的浓溶液时，电解池中阴极的实验现象为

 

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Answer 1

分析：（1）MnO₂具有强氧化性，与浓盐酸反应生成氯气，反应的离子方程式为MnO₂+4H⁺+2C1^-

△   .

Mn²⁺+C1₂↑+2H₂O；
（2）依据图象分析，60min时浸出量达到88%以上，延长时间，浸出率增大不大，但时间增长会增加成本；
（3）过氧化氢具有强氧化性，可将具有还原性的Fe²⁺氧化为Fe³⁺，易于转化为Fe（OH）₃而除去；
（4）由表中数据可知，调节溶液PH约为5.1，在3.7～8.3之间，可使使Fe³⁺完全沉淀，并防止Mn²⁺转化为Mn（OH）₂沉淀；
（5）过滤Ⅱ所得滤液中含有Mn²⁺，加入足量H₂O₂溶液并加入NaOH溶液调节pH约为9，使Mn²⁺氧化得到MnO₂，然后配平即可；
（6）①第一步将MnO₂和固体KOH粉碎，混合均匀，在空气中加热至熔化，并连续搅拌以制取K₂MnO₄，利用的是氧化还原反应，二氧化锰被氧化为高价态，空气中的氧气做氧化剂，依据电子守恒和原子守恒书写化学方程式；
②第二步为电解K₂MnO₄的浓溶液制取KMnO₄，溶液中锰酸根离子失电子被氧化为高锰酸根离子，是电解池中的阳极反应，阴极是在溶液中氢离子得到电子生成氢气．

解答：解：（1）MnO₂具有强氧化性，与浓盐酸反应生成氯气，反应的离子方程式为MnO₂+4H⁺+2C1^-

△   .

Mn²⁺+C1₂↑+2H₂O，
故答案为：MnO₂+4H⁺+2C1^-

△   .

Mn²⁺+C1₂↑+2H₂O；
（2）依据图象分析，60min时浸出量达到88%以上，延长时间，浸出率增大不大，但时间增长会增加成本，产生经济效益减少，
故答案为：60min时浸出量达到88%以上，延长时间，增加生产成本，而浸出量不会不明显；
（3）过氧化氢具有强氧化性，可将具有还原性的Fe²⁺氧化为Fe³⁺，易于转化为Fe（OH）₃而除去，
故答案为：将Fe²⁺转化为Fe³⁺；
（4）由表中数据可知，调节溶液PH约为5.1，在3.7～8.3之间，可使使Fe³⁺完全沉淀，并防止Mn²⁺转化为Mn（OH）₂沉淀，
故答案为：使Fe³⁺完全沉淀，并防止Mn²⁺转化为Mn（OH）₂沉淀；
（5）过滤Ⅱ所得滤液中含有Mn²⁺，加入足量H₂O₂溶液并加入NaOH溶液调节pH约为9，使Mn²⁺氧化得到MnO₂，反应的离子方程式为Mn²⁺+H₂O₂+2OH^-=MnO₂↓+2H₂O，
故答案为：Mn²⁺+H₂O₂+2OH^-=MnO₂↓+2H₂O；
（6）①利用KOH和MnO₂为原料制取KMnO₄，第一步将MnO₂和固体KOH粉碎，混合均匀，在空气中加热至熔化，并连续搅拌以制取K₂MnO₄，反应的化学方程式为：2MnO₂+4KOH+O₂

△   .

2KMnO₄+2H₂O，
故答案为：2MnO₂+4KOH+O₂

△   .

2KMnO₄+2H₂O；
②第二步为电解K₂MnO₄的浓溶液制取KMnO₄，溶液中锰酸根离子失电子被氧化为高锰酸根离子，是电解池中的阳极反应，阴极是在溶液中氢离子得到电子生成氢气，所以阴极产生的现象是产生无色气泡，
故答案为：产生无色气泡．

点评：本题为工艺流程题，考查范围广，内容包括氧化还原反应、离子方程式的书写、物质的分离、除杂、反应条件的控制等，综合性较强，题目难度中等．