Question

【題目】廢舊鋅錳于電池內部的黑色物質A主要含有MnO2、MnOOH、NH4Cl、ZnCl2、炭粉，用A制備高純MnCO3的流程圈如下:

(1)鋅錳干電池的負極材料是__________(填化學式)。

(2)第I步操作得濾渣的成分是______；第II步在空氣中灼燒的目的除了將MnOOH轉化為MnO2外，另一作用是__________。

(3)步驟I中制得MnSO4溶液，該反應的化學方程式為____________。用草酸(H2C2O4)而不用雙氧水(H2O2)作還原劑的原因是_________。

(4)已知:MnCO3難溶于水和乙醇，潮濕時易被空氣氧化，100℃時開始分解；Mn(OH)2開始沉淀時pH為7.7。

第IV步多步操作可按以下步驟進行:

操作l:加入NH4HCO3溶液調節溶液pH<7.7，充分反應直到不再有氣泡產生；

操作2:過濾，用少量水洗滌沉淀2～3次；

操作3:檢測濾液；

操作4:用少量無水乙醇洗滌2～3次；

操作5:低溫烘干。

①操作1發生反應的離子方程式為_________；若溶液pH>7.7，會導致產品中混有____(填化學式)。

②操作3中，檢測MnCO3是否洗凈的方法是___________。

③操作4用少量無水乙醇洗滌的作用是_____________。

Answer 1

【答案】 Zn MnO2、 MnOOH碳粉 除去混合物中的碳粉 MnO2+H2C2O4+H2SO4=MnSO4+2CO2↑ +2H2O 雙氧水容易被MnO2催化分解（其他合理答案均可） Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O Mn(OH)2 取最后一次濾液，加入鹽酸酸化的BaCl2溶液，若無白色沉淀產生則已洗滌干凈 除去產品表面的水分，防止其在潮濕環境下被氧化，并有利于后續低溫烘干

【解析】廢舊堿性鋅錳干電池內部的黑色物質A主要含有MnO2、NH4Cl、MnOOH 、ZnCl2、炭粉，加水溶解、過濾、洗滌，濾液中含有NH4Cl、ZnCl2，濾渣為MnO2 、MnOOH和碳粉，加熱至恒重，碳轉化為二氧化碳氣體，再向黑色固體中加稀硫酸和H2C2O4溶液，過濾，濾液為硫酸錳溶液，最后得到碳酸錳；

（1）堿性鋅錳干電池中失電子的為負極；
（2）MnO2、MnOOH和碳粉均不能溶于水，除去碳粉可以加熱；
（3）MnO2與稀H2SO4、H2C2O4反應生成硫酸錳；雙氧水易分解；
（4）操作1為MnSO4溶液中加入碳酸氫鈉溶液，生成MnCO3沉淀；加入NaHCO3調節pH，PH過大，容易生成Mn（OH）2沉淀；操作3主要是檢驗是否有SO42-離子；操作4：MnCO3難溶于水和乙醇，潮濕時易被空氣氧化，所以用無水乙醇洗滌。

（1）堿性鋅錳干電池中失電子的為負極，則鋅為負極，正確答案為：Zn；
（2）MnO2 、MnOOH和碳粉均不能溶于水，所以過濾得到的濾渣為MnO2、MnOOH、碳粉，在空氣中灼燒的目的除了將MnOOH轉化為MnO2外，另一作用是加熱碳轉化為二氧化碳氣體，所以第Ⅱ步操作的另一作用：除去碳粉；正確答案為：MnO2、MnOOH、碳粉；除去碳粉；

（3）MnO2與稀H2SO4、H2C2O4反應生成硫酸錳，其反應的方程式為：MnO2+H2C2O4+H2SO4=MnSO4+2CO2↑ +2H2O；過氧化氫易分解，尤其是在MnO2催化作用下更易分解，所以不宜用過氧化氫為還原劑；正確答案為：MnO2+H2C2O4+H2SO4=MnSO4+2CO2↑ +2H2O；雙氧水容易被MnO2催化分解；

（4）①操作1：MnSO4溶液中加入碳酸氫鈉溶液，調節pH小于7.7，生成MnCO3沉淀；反應的離子方程式：Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O，如果PH大于7.7，溶液中Mn2+容易生成Mn（OH）2沉淀，使產品不純；正確答案為： Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O；Mn(OH)2；

②MnSO4溶液中加入碳酸氫鈉溶液，生成MnCO3沉淀和硫酸鈉，過濾，洗滌，沉淀是否洗滌干凈主要檢測洗滌液中是否含有硫酸根離子，所以其方法是:取最后一次洗滌液，加入鹽酸酸化的BaCl2溶液，若無白色沉淀產生則已洗滌干凈，正確答案：取最后一次洗滌液，加入鹽酸酸化的BaCl2溶液，若無白色沉淀產生則已洗滌干凈；
③操作4：MnCO3難溶于水和乙醇，潮濕時易被空氣氧化，則洗滌沉淀時不能用水，所以用無水乙醇洗滌，乙醇易揮發，除去產品表面的水分，同時防止MnCO3在潮濕環境下被氧化，也有利于后續低溫烘干，正確答案：除去產品表面的水分，防止其在潮濕環境下被氧化，并有利于后續低溫烘干。