Question

【題目】廢舊無汞堿性鋅錳電池可用于制造隱形戰機的機身涂料MnxZn(1-x)Fe2O4，該電池工作反應原理為Zn+2MnO2+2H2O2MnO(OH)+Zn(OH)2。某化學小組利用廢電池制涂料的工藝如下：

A.浸取：將去除表面塑料的舊電池加入水中浸取并過濾，濾液經操作a得KOH固體；

B.溶液：濾渣中加入過量稀硫酸和足量雙氧水，至不再出現氣泡時，過濾；

C.測成分：測步驟B中濾液成分，然后加入鐵粉；

D.氧化：加入雙氧水氧化；

E.調pH：滴加氨水調pH，經結晶處理得MnxZn(1-x)Fe2O4。

（1）浸取時的操作有 ______。

A.拆解、粉碎舊電池 B.降低溫度 C.攪拌 D.加壓

（2）操作a為________。

（3）溶渣時生成Mn2+的主要離子方程式為______________________________。

（4）若步驟C測得濾液中金屬離子組成為：c(Mn2+) +c(Zn2+) =0.8mol/L， c(Fe2+ ) = 0. 1 mol/L。若濾液體積為lm3,要合成MnxZn(1-x)Fe2O4，需加入Fe粉質量為___________kg(忽略體積變化）。

（5）氧化時，因為分解所需雙氧水的量比理論值大得多。其原因可能是①溫度過高；②______。

（6）最后一步結晶時，處理不當易生成MnFe2O4和ZnFe2O4。要制得MnxZn(1-x)Fe2O4，最后一步結晶時需注意______________________。

（7）某小組構想用ZnSO4、MnSO4溶液為原料，以Fe作電極用電解法經過一系列步驟制得MnxZn(1-x)Fe2O4，則開始電解時陽極反應式為___________________________________。

Answer 1

【答案】 A C 蒸發至有晶膠產生停止加熱 2MnO(OH)+H2O2+4H+==2Mn2++O2↑+4H2O 84 生成Fe3+起催化作用促使H2O2分解 均勻結晶（或攪拌均勻） Fe-2e-=Fe2+

【解析】本題考查化學工藝流程，（1）浸取時，需要拆解、粉碎電池，為了加速溶解，需要進行攪拌，故選項A和C正確；（2）KOH溶于水，從濾液中得到KOH，需要進行蒸發至有晶膠產生，停止加熱；（3）根據步驟B，濾渣中加入硫酸和足量的雙氧水，雙氧水的目的是還原＋3價Mn，本身被氧化成O2，因此離子反應式為MnO(OH)＋H＋＋H2O2→Mn2＋＋H2O＋O2↑，Mn的化合價由＋3價→＋2價，化合價降低1價，H2O2中O共升高2價，最小公倍數為2，然后根據原子守恒和電荷守恒，離子反應方程式為：2MnO(OH)＋4H＋＋H2O2=2Mn2＋＋4H2O＋O2↑；（4）根據合成物質，得出Zn2＋和Mn2＋物質的量總和與Fe原子物質的量之比為1：2，因此有0.8×103/[0.1×103＋n(Fe)]=1：2，解得n(Fe)=1.5×103mol，即質量為84kg；（5）氧化時，把Fe2＋氧化成Fe3＋，Fe3＋作催化劑，使H2O2分解；（6）均勻結晶或攪拌均勻；（7）因為制備的物質中含有鐵元素，因此需要鐵電極放電，即鐵電極作陽極，電極反應式為Fe－2e－=Fe2＋。