Question

【題目】以鋅錳廢電池中的碳包（含碳粉、Fe、Cu、Ag和MnO2等物質 ）為原料回收MnO2的工藝流程如下：

I.將碳包中物質烘干，用足量稀HNO3溶解金屬單質，過濾，得濾渣a；

II.將濾渣a在空氣中灼燒除去碳粉，得到粗MnO2；

III.向粗MnO2中加入酸性H2O2溶液，MnO2溶解生成Mn2+，有氣體生成；

IV. 向III所得溶液（pH約為6）中緩慢滴加0.50 molL-1 Na2CO3溶液，過濾，得濾渣b，其主要成分為MnCO3；

V. 濾渣b經洗滌、干燥、灼燒，制得較純的MnO2。

（1）Ι中Ag與足量稀HNO3反應生成NO的化學方程式為____________________。

（2）已知II的灼燒過程中同時發生反應：

MnO2(s)+C(s) = MnO(s) + CO (g) △H=+24.4 kJ mol -1

MnO2(s)+CO(g) = MnO(s)+CO2(g) △H=-148.1 kJ mol -1

寫出MnO2和C反應生成MnO和CO2的熱化學方程式：________。

（3）H2O2分子中含有的化學鍵類型為________、________。

（4）III中MnO2溶解的離子方程式為________，溶解一定量的MnO2，H2O2的實際消耗量比理論值高，用化學方程式解釋原因：______________________________________。

（5）IV中，若改為“向0.50 molL-1 Na2CO3溶液中緩慢滴加III所得溶液”，濾渣b中會混有較多Mn(OH)2沉淀，解釋其原因：________________________________________。

（6）V中MnCO3在空氣中灼燒的化學方程式為________。

Answer 1

【答案】3Ag+4HNO3=3AgNO3+NO+2H2O2MnO2(s)+C(s)= 2MnO(s)+CO2(g) △H =-123.7 kJmol-1極性鍵非極性鍵MnO2 +H2O2 +2H+ =Mn2+ +O2+2H2O2H2O2O2+2H2ONa2CO3溶液pH>7顯堿性，III所得溶液pH約為6 顯弱酸性，后者滴加到前者中，溶液中c(OH-)較大，Mn2+與OH-生成Mn (OH)2沉淀（或答CO32-的水解平衡正向移動生成Mn (OH)2沉淀）2MnCO3 + O2 2MnO2 + 2CO2

【解析】

（1）稀硝酸具有強氧化性，與銀反應生成一氧化氮、硝酸銀和水；

（2）依據蓋斯定律進行解析；

（3同種非金屬元素間易形成非極性共價鍵，不同種非金屬元素之間易形成極性共價鍵；

（4）MnO2 與H2O2在酸性條件下發生氧化還原反應，同時，在二氧化錳作催化劑的條件下，雙氧水發生分解；

（5）改為向0.50 molL-1 Na2CO3溶液中緩慢滴加含有錳離子的溶液，碳酸根離子水解平衡右移，生成Mn(OH)2沉淀；

（6）碳酸錳在空氣中灼燒，能夠被氧氣氧化生成二氧化錳和二氧化碳；

（1）Ⅰ中Ag 與足量稀HNO3反應生成NO、AgNO3；化學方程式為：3Ag+4HNO3 =3AgNO3 +NO+2H2O；正確答案：3Ag+4HNO3 =3AgNO3 +NO+2H2O。

（2）①MnO2(s)+C(s) = MnO(s) + CO (g) △H=+24.4 kJ mol -1；②MnO2(s)+CO(g) = MnO(s)+CO2(g) △H=-148.1 kJ mol -1，根據蓋斯定律①+②得到2MnO2(s)+C(s)= 2MnO(s)+CO2(g) △H =-123.7 kJmol-1 ；正確答案：2MnO2(s)+C(s)= 2MnO(s)+CO2(g) △H =-123.7 kJmol-1。

（3）H2O2為共價分子，含有氧氧非極性鍵和氫氧極性鍵；正確答案：極性鍵；非極性鍵。

（4）粗MnO2 中加入酸性H2O2溶液， MnO2溶解生成Mn2+ ，錳元素得電子，化合價降低，H2O2中氧元素失電子化合價升高，得到氧氣，化學方程式為MnO2 +H2O2 +2H+ =Mn2+ +O2+2H2O；由于常溫下存在過氧化氫分解，2H2O2O2+2H2O，所以加入H2O2的實際消耗量比理論值高；正確答案：MnO2 +H2O2 +2H+ =Mn2+ +O2+2H2O； 2H2O2O2+2H2O。

（5）碳酸根離子水解導致溶液呈堿性，向0.50 molL-1 Na2CO3溶液中緩慢滴加Ⅲ所得溶液（顯弱酸性），由于c(OH-)較大，Mn2+與OH-生成Mn(OH)2沉淀；正確答案：Na2CO3溶液pH>7顯堿性，III所得溶液pH約為6 顯弱酸性，后者滴加到前者中，溶液中c(OH-)較大，Mn2+與OH-生成Mn (OH)2沉淀（或答CO32-的水解平衡正向移動生成Mn(OH)2沉淀）。

（6）MnCO3在空氣中灼燒得到MnO2，錳元素失電子化合價升高，氧元素得電子化合價降低，化學方程式為2MnCO3 +O2 2MnO2 + 2CO2；正確答案：2MnCO3 + O2 2MnO2 + 2CO2。