Question

【題目】以廢舊鋅錳電池初步處理分選出的含錳廢料(MnO2、MnOOH、MnO及少量Fe、Pb等）為原料制備高純MnCl2·xH2O，實現錳的再生利用。其工作流程如下：

資料a:Mn的金屬活動性強于Fe；Mn2+在酸性條件下比較穩定，pH高于5.5時易被O2氧化。

資料b：生成氫氧化物沉淀的pH

	Mn（OH）2	Pb（OH）2	Fe（OH）3
開始沉淀時	8.1	6.5	1.9
完全沉淀時	10.1	8.5	3.2

注：金屬離子的起始濃度為0.1 mol·L-l

(1)過程I的目的是浸出錳。經檢驗濾液1中含有的陽離子為Mn2+、Fe3+、Pb2+和H+。

①MnO2與濃鹽酸反應的離子方程式是____________。

②檢驗濾液1中只含Fe3+不含Fe2+的操作和現象是：分別取兩份少量濾液1于試管中，一份__________；另一份 ________________。

③Fe3+由Fe2+轉化而成，可能發生的反應有：

a. 2Fe2++Cl2= 2Fe3++2Cl- b.4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O

c．…… 寫出c的離子方程式：____________________。

(2)過程Ⅱ的目的是除鐵。有如下兩種方法：

i．氨水法：將濾液1先稀釋，再加適量10%的氨水，過濾。

ii．焙燒法：將濾液l濃縮得到的固體于290℃焙燒，冷卻，取焙燒物加水溶解、過濾，濾液再加鹽酸酸化至合適pH。

已知：焙燒中發生的主要反應為2FeCl3+3O22Fe2O3+3Cl2，焙燒時MnCl2和PbCl2不發生變化。

①氨水法除鐵時，溶液pH應控制在__________之間。

②兩種方法比較，氨水法除鐵的缺點是____________。

(3)過程Ⅲ的目的是除鉛。加入的試劑是____________。

(4)過程Ⅳ所得固體中的x的測定如下：取m1g樣品，置于氮氣氛圍中加熱至失去全部結晶水時，固體質量減輕m2g。則x=________。

Answer 1

【答案】MnO2+4H++2ClMn2++Cl2↑+2H2O 加鐵氰化鉀,無現象 滴加KSCN溶液，溶液變紅 MnO2+4H++2Fe2+＝Mn2++2Fe3++2H2O 3.2~5.5（或3.2≤pH≤5.5或3.2≤pH<5.5） 引入雜質NH4+ 錳

【解析】

(1) ①濃鹽酸與二氧化錳反應產生氯氣、氯化錳和水；

②Fe3+使KSCN溶液顯紅色，Fe2+可使鐵氰化鉀顯藍色；

③Fe3+由Fe2+轉化而成，可能由氯氣、氧氣氧化，也可能由二氧化錳氧化；

(2) ①調節pH除去鐵離子，鐵離子沉淀完全，鉛離子、錳離子不能沉淀；

②焙燒法除鐵，將濾液l濃縮得到的固體于290℃焙燒，冷卻，取焙燒物，加水溶解，過濾，即可，而氨水法除鐵溶液中會引入銨根離子；

(3)過程Ⅲ的目的是除鉛，加入錳，不引入雜質；

(4)根據1:x＝n(MnCl2)：n(H2O)計算。

(1) ①濃鹽酸與二氧化錳反應產生氯氣、氯化錳和水，離子方程式為：MnO2+4H++2ClMn2++Cl2↑+2H2O；

②Fe3+使KSCN溶液顯紅色，Fe2+可使鐵氰化鉀顯藍色，則取少量濾液1于試管中，滴入鐵氰化鉀溶液，無明顯變化；另取少量濾液1于試管中，再滴加KSCN溶液，溶液變紅；

③Fe3+由Fe2+轉化而成，可能由氯氣、氧氣氧化，也可能由二氧化錳氧化，反應為：MnO2+4H++2Fe2+＝Mn2++2Fe3++2H2O；

(2) ①調節pH除去鐵離子，pH大于3.2時，鐵離子沉淀完全，鉛離子、錳離子不能沉淀，小于5.5時錳離子不易氧化，故pH應小于5.5；

②焙燒法除鐵，將濾液l濃縮得到的固體于290℃焙燒，冷卻，取焙燒物，加水溶解，過濾，即可，而氨水法除鐵溶液中會引入銨根離子；

(3)過程Ⅲ的目的是除鉛，用活潑金屬置換不活潑金屬，加入錳，將鉛離子置換與溶液分離，自身生成錳離子，不引入雜質；

(4)m1gMnCl2xH2O置于氮氣氛圍中加熱至失去全部結晶水時，生成MnCl2，減少的質量為結晶水的質量，為m(H2O)=m2g，則m(MnCl2)= （m1- m2）g，則1:x＝n(MnCl2)：n(H2O)=:，解得x=。