二氧化锰可用作干电池去极剂,合成工业的催化剂和氧化剂,玻璃工业和搪瓷工业的着色剂、消色剂、脱铁剂等。Ⅰ(1)锌—锰碱性电池具有容量大、放电电流大的特点,因而得
二氧化锰可用作干电池去极剂,合成工业的催化剂和氧化剂,玻璃工业和搪瓷工业的着色剂、消色剂、脱铁剂等。
Ⅰ(1)锌—锰碱性电池具有容量大、放电电流大的特点,因而得到广泛应用。电池的总反应式为Zn(s)+2MnO 2 (s)+H 2 O(l)===Zn(OH) 2 (s)+Mn 2 O 3 (s)。
电池的正极反应式为________________________________
Ⅱ某化学研究性学习小组拟从废旧干电池中回收二氧化锰制取碳酸锰。
①将干电池剖切、分选得到黑色混合物(主要成分为MnO 2 )洗涤、过滤、烘干。
②将上述固体按固液体积比2:9加入浓盐酸、加热,反应完全后过滤、浓缩。
③向上述溶液中加入Na 2 CO 3 溶液,边加边搅拌,再过滤即可得到碳酸锰。
(2)在第②步中,将上述固体与浓盐酸混合的目的是________________________________
(3)有人认为,将第③步中的Na 2 CO 3 溶液换成NH 4 HCO 3 溶液,也能达到上述目的,但同时有气体生成。请写出加入NH 4 HCO 3 溶液时发生的离子反应方程式:
_______________________________________
Ⅲ 湿法炼锰即电解硫酸锰溶液法。电解锰的生产过程分为化合浸取、氧化净化及沉淀除杂、产品回收。其生产工艺流程如下:
已知:①菱锰矿中主要成份是碳酸锰,主要杂质是Fe 2 + 、Co 2 + 、Ni 2 + 。
②生成氢氧化物的pH如下表:(若某离子浓度小于等于10 -5 mol/L,则认为完全沉淀)
物质 | Fe(OH) 2 | Ni(OH) 2 | Co(OH) 2 | Mn(OH) 2[ 来源:全 品…中&高*考+网] |
开始沉淀pH | 7.5 | 7.7 | 7.6 | 8.3 |
完全沉淀pH | 9.7 | 8.4 | 8.2 | 9.8 |
③有关难溶氢氧化物和硫化物p K sp 数据(p K sp =-lg K sp ):
难溶物质 | Fe(OH) 3 | Ni(OH) 2 | Co(OH) 2 | NiS | CoS |
p K sp | 38.55 | 15.26 | 14.7 | 18.49 | 20.40 |
(4)菱锰矿粉与硫酸反应的化学方程式是________________________________。
(5)使用氨水的目的是调节pH值在________之间(填pH范围,精确到小数点后1位数字)。[来源:全 品…中&高*考+网]
在“浸出液”中加入(NH 4 ) 2 S(硫化铵)的目的是_________________________________
(6)电解槽中使用的是惰性电极板,电解反应方程式为_________________________
【知识点】难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质、制备实验方案的设计
【答案解析】 (每空2分)(1)2MnO2+2e-+H2O=2OH-+Mn2O3 (2)将MnO2还原成Mn2+ (3)Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O (4)MnCO3+H2SO4=MnSO4+H2O+CO2↑ (5)3.8~8.3 作沉淀剂,生成NiS沉淀 (6)2MnSO4+2H2O 2H2SO4+O2↑+2Mn
解析:
(1)锌—锰碱性电池的总反应式为Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)===Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s) Zn化合价升高,失电子,作负极;MnO2中的Mn化合价降低,得电子,作正极,根据总反应拆成两个半反应,电池的正极反应式为:2MnO2+2e-+H2O=2OH-+Mn2O3 (2)浓盐酸与二氧化锰发生氧化还原反应,生成氯气和氯化锰,以便于加入碳酸钠后可以生成碳酸锰沉淀; (3)加入NH4HCO3溶液时,生成气体,离子方程式为:Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O (4)菱锰矿粉主要成分是碳酸锰,与硫酸反应生成硫酸锰、水和二氧化碳,化学方程式是: MnCO3+H2SO4=MnSO4+H2O+CO2↑ (5)二氧化锰MnO2具有氧化性,能将菱锰矿的硫酸浸取液中的Fe2+氧化为Fe3+; 氨水可以将铁离子沉淀,氢氧化铁的Ksp=c3(OH-)•c(Fe3+),铁离子完全沉淀时,铁离子的浓度是1×10-5mol/L,此时c(OH-)== 10-11.2mol/L,所以pH=3.8,所以将铁离子沉淀完全,但是锰离子未沉淀的范围是3.8~8.3,此范围内Co2+已经沉淀完全,所以再加入硫化铵将Ni2+沉淀; (6)根据电解池的工作原理,电解硫酸锰酸性溶液生成二氧化锰、硫酸和氢气,电解反应方程式为: 2MnSO4+2H2O 2H2SO4+O2↑+2Mn
【思路点拨】本题是一道实验方案设计的工艺流程题目,考查学生各方面的综合知识能力,尤其是第(5)题,二氧化锰将亚铁氧化,再调节PH的计算难度大;
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