Question

【題目】回收的廢舊鋅錳干電池經過處理后可得到錳粉(含MnO2、Mn(OH)2、Fe和炭粉等)，由錳粉為主要原料制備高性能磁性材料碳酸錳(MnCO3)的工藝流程如下：

已知：①2H2SO4 + MnO2 + 2FeSO4 ＝ MnSO4 + Fe2(SO4)3 + 2H2O

②部分氫氧化物的Ksp(近似值)如下表(25 ℃)

物質	Mn(OH)2	Fe(OH)2	Fe(OH)3
Ksp	10－13	10－17	10－38

根據上圖流程及有關數據回答下列問題。

（1）錳粉酸溶時，過量FeSO4所起的作用為______________________。

（2）往濾液1中先加入H2O2的目的是氧化Fe2+，該反應的離子方程式為________________，后加入氨水的目的是調節pH除去雜質離子，使濾液中的雜質離子沉淀完全(殘留在溶液中的離子濃度≤ l0－5 mol·L－1)，常溫下測得溶液中c(Mn2＋)＝0.1 mol·L－1，則需調節溶液的pH范圍為_______________。

（3）沉錳工序中，加入氨水的目的是（從化學平衡移動的角度解釋）___________，沉錳工序中判斷沉淀已經洗滌干凈的實驗操作是________________________________。

（4）沉錳后廢液中的主要成份為_____________________________。

Answer 1

【答案】把二氧化錳完全轉化成二價錳離子 2Fe2++H202+2H+= 2Fe3++2H2O 38 促進HCO3-離子的電離，提供出CO32-來沉錳 取最后一次洗滌液少許于試管中，向其中滴加稀鹽酸酸化，再滴加氯化鋇溶液，觀察是否有白色沉淀生成，若不產生白色沉淀表明沉淀已經洗凈 硫酸銨和氨水

【解析】

（1）根據提供的方程式可以看出FeSO4作用為把二氧化錳完全轉化成二價錳離子；

（2）氧化還原反應方程式書寫注意考慮溶液的酸堿性；pH計算要兩步，不能讓Mn2+

沉淀而且要讓三價鐵完全沉淀；

（3）堿性來促進HCO3-離子的電離，提供出CO32-來沉錳，溶液中主要有硫酸根離子，可根據其離子的沉淀法來考慮是否滌干凈；

（4）根據守恒不難發現其成分主要為硫酸銨和過量氨水。

（1）根據提供的方程式可以看出FeSO4作用為把二氧化錳完全轉化成二價錳離子，故答案為：把二氧化錳完全轉化成二價錳離子；

（2）往濾液1中先加入H2O2將Fe2+氧化成Fe3+，該反應的離子方程式為： 2Fe2++H202+2H+= 2Fe3++2H2O；后加入氨水調節pH使Fe3+轉化為Fe（OH）3沉淀而除去，根據Ksp[Fe(OH)3]=10-38，Fe3+完全沉淀時得：c(OH-)==10-11mol/L，c（H+）=1×10-3mol/L，Fe3+沉淀完全時溶液的pH=3；不能讓Mn2+沉淀，則根據Mn(OH)2的溶度積常數得：Ksp[Mn(OH)2]=c(Mn2+) c2(OH-)=0.1 mol·L－1×c2(OH-)=10-13，c(OH-)==10-6mol/L，c（H+）=1×10-8mol/L，Mn2+開始沉淀時溶液的pH=8，所以需調節溶液的pH范圍為38，

故答案為：2Fe2++H202+2H+= 2Fe3++2H2O；38；

（3）根據流程圖，沉錳工序中，加入碳酸氫銨和氨水生成碳酸錳，所以加氨水的目促進HCO3- 離子的電離，提供出CO32-來沉錳；溶液中含有硫酸根，所以可以根據是否存在硫酸根離子來判斷沉淀是否洗滌干凈，實驗操作為：取最后一次洗滌液少許于試管中，向其中滴加稀鹽酸酸化，再滴加氯化鋇溶液，觀察是否有白色沉淀生成，若不產生白色沉淀表明沉淀已經洗凈；

故答案為：促進HCO3-離子的電離，提供出CO32-來沉錳；取最后一次洗滌液少許于試管中，向其中滴加稀鹽酸酸化，再滴加氯化鋇溶液，觀察是否有白色沉淀生成，若不產生白色沉淀表明沉淀已經洗凈；

（4）根據流程圖知，剛開始加入了硫酸溶液和FeSO4，后來加入過量氨水，結合各階段的反應，所以廢液中的主要成份為硫酸銨和氨水，

故答案為：硫酸銨和氨水。