Question

二氧化锰可用作干电池去极剂，合成工业的催化剂和氧化剂，玻璃工业和搪瓷工业的着色剂、消色剂、脱铁剂等。

Ⅰ(1)锌—锰碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。电池的总反应式为Zn(s)＋2MnO2(s)＋H2O(l)===Zn(OH)2(s)＋Mn2O3(s)。

电池的正极反应式为________________________________

Ⅱ某化学研究性学习小组拟从废旧干电池中回收二氧化锰制取碳酸锰。

①将干电池剖切、分选得到黑色混合物（主要成分为MnO2）洗涤、过滤、烘干。

②将上述固体按固液体积比2:9加入浓盐酸、加热，反应完全后过滤、浓缩。

③向上述溶液中加入Na2CO3溶液，边加边搅拌，再过滤即可得到碳酸锰。

（2）在第②步中，将上述固体与浓盐酸混合的目的是________________________________

（3）有人认为，将第③步中的Na2CO3溶液换成NH4HCO3溶液，也能达到上述目的，但同时有气体生成。请写出加入NH4HCO3溶液时发生的离子反应方程式：                

_______________________________________

Ⅲ 湿法炼锰即电解硫酸锰溶液法。电解锰的生产过程分为化合浸取、氧化净化及沉淀除杂、产品回收。其生产工艺流程如下：

已知：①菱锰矿中主要成份是碳酸锰，主要杂质是Fe2＋、Co2＋、Ni2＋。

②生成氢氧化物的pH如下表：（若某离子浓度小于等于10-5mol/L，则认为完全沉淀）

物质	Fe(OH)2	Ni(OH)2	Co(OH)2	Mn(OH)2
开始沉淀pH	7.5	7.7	7.6	8.3
完全沉淀pH	9.7	8.4	8.2	9.8

③有关难溶氢氧化物和硫化物pKsp数据(pKsp＝－lgKsp)：

难溶物质	Fe(OH)3	Ni(OH)2	Co(OH)2	NiS	CoS
pKsp	38.55	15.26	14.7	18.49	20.40

（4）菱锰矿粉与硫酸反应的化学方程式是________________________________。

（5）使用氨水的目的是调节pH值在________之间(填pH范围，精确到小数点后1位数字)。

在“浸出液”中加入(NH4)2S（硫化铵）的目的是_________________________________

（6）电解槽中使用的是惰性电极板，电解反应方程式为_________________________

Answer 1

【知识点】难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质、制备实验方案的设计

【答案解析】 (每空2分)（1）2MnO2+2e-+H2O=2OH-+Mn2O3   （2）将MnO2还原成Mn2+

（3）Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O         (4)MnCO3+H2SO4=MnSO4+H2O+CO2↑

(5)3.8～8.3   作沉淀剂，生成NiS沉淀     (6)2MnSO4+2H2O 2H2SO4+O2↑+2Mn

解析：（1）锌—锰碱性电池的总反应式为Zn(s)＋2MnO2(s)＋H2O(l)===Zn(OH)2(s)＋Mn2O3(s),

Zn化合价升高，失电子，作负极；MnO2中的Mn化合价降低，得电子，作正极，根据总反应拆成两个半反应，电池的正极反应式为：2MnO2+2e-+H2O=2OH-+Mn2O3

(2)浓盐酸与二氧化锰发生氧化还原反应，生成氯气和氯化锰，以便于加入碳酸钠后可以生成碳酸锰沉淀；

（3）加入NH4HCO3溶液时，生成气体，离子方程式为：Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O

（4）菱锰矿粉主要成分是碳酸锰，与硫酸反应生成硫酸锰、水和二氧化碳，化学方程式是:

   MnCO3+H2SO4=MnSO4+H2O+CO2↑

（5）二氧化锰MnO2具有氧化性，能将菱锰矿的硫酸浸取液中的Fe2+氧化为Fe3+； 氨水可以将铁离子沉淀，氢氧化铁的Ksp=c3（OH-）•c（Fe3+），铁离子完全沉淀时，铁离子的浓度是1×10-5mol/L，此时c（OH-）== 10-11.2mol/L，所以pH=3.8，所以将铁离子沉淀完全，但是锰离子未沉淀的范围是3.8～8.3，此范围内Co2+已经沉淀完全，所以再加入硫化铵将Ni2+沉淀；

（6）根据电解池的工作原理，电解硫酸锰酸性溶液生成二氧化锰、硫酸和氢气，电解反应方程式为：

2MnSO4+2H2O 2H2SO4+O2↑+2Mn

【思路点拨】本题是一道实验方案设计的工艺流程题目，考查学生各方面的综合知识能力，尤其是第（5）题，二氧化锰将亚铁氧化，再调节PH的计算难度大；