Question

回收的廢舊鋅錳干電池經(jīng)過處理后得到錳粉(含MnO2、Mn(OH)2、Fe、乙炔和黑炭等)，由錳粉制取MnO2的步驟如下圖所示。

根據(jù)上圖所示步驟并參考表格數(shù)據(jù)，回答下列問題。

物 質(zhì)	開始沉淀	沉淀完全
Fe(OH)3	2.7	3.7
Fe(OH)2	7.6	9.6
Mn(OH)2	8.3	9.8

 

（1）在加熱條件下用濃鹽酸浸取錳粉，所得溶液中含有Mn2+、Fe2+等。MnO2與濃鹽酸反應(yīng)的離子方程方程式：?????????????????????????????????????????????????????? _。

（2）酸浸時，浸出時間對錳浸出率的影響如下圖所示，工業(yè)采用的是浸取60 min，其可能原因是???????????????????????????????????????????????????? 。

（3）錳粉經(jīng)濃鹽酸浸取，過濾I除去不溶雜質(zhì)后，向濾液中加入足量H2O2溶液，其作用是????????????????????????????????? 。

（4）過濾I所得濾液經(jīng)氧化后，需加入NaOH溶液調(diào)節(jié)pH約為5.1，其目的是?????????????????????????????????????????????? 。

（5）過濾Ⅱ所得濾液加入足量H2O2溶液并加入NaOH溶液調(diào)節(jié)pH約為9，使Mn2+ 氧化得到MnO2，反應(yīng)的離于方程式為????????????????????????????????????????????????????? 。

（6）工業(yè)上利用KOH和MnO2為原料制取KMnO4。主要生產(chǎn)過程分兩步進行：第一步將MnO2和固體KOH粉碎，混合均勻，在空氣中加熱至熔化，并連續(xù)攪拌以制取K2MnO4；第二步為電解K2MnO4的濃溶液制取KMnO4。

① 第一步反應(yīng)的化學方程式為???????????????????????????????????????????????????????????? 。

② 電解K2MnO4的濃溶液時，電解池中陰極的實驗現(xiàn)象為???????????????????????????????????????? 。

 

Answer 1

【答案】

（1）MnO2 + 4H+ + 2Cl- =Mn2+ + Cl2↑+ 2H2O(3分)

（2）60min后，再延長浸出時間，增加生產(chǎn)成本，而浸出的量不明顯；(2分）

（3）將Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+(2分）

（4）使Fe3+完全轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀，并防止Mn2+變成Mn(OH)2(2分)

（5）Mn2+ + H2O2 + 2OH- = MnO2↓+2H2O(3分)

（6）2MnO2 + 4KOH + O2= 2K2MnO4 + 2H2O(2分)；產(chǎn)生無色氣泡(2分)

【解析】

試題分析：（1）用濃鹽酸浸取錳粉后所得溶液含有Mn2+ ，所以MnO2與濃鹽酸發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，結(jié)合學過的實驗室制氯氣的實驗可知MnO2與濃鹽酸反應(yīng)的離子方程式為MnO2 + 4H+ + 2Cl- =Mn2+ + Cl2↑+ 2H2O。

（2）從浸出率和時間圖像可以看出，開始隨著時間增大，浸出率相應(yīng)增大，過了60min后浸出率開始下降，隨后又上升，但是浸出率與60min時相比變化不大，所以工業(yè)采取的浸出時間最好是60min，這樣既能使浸出率較高，又能節(jié)約成本。

（3）過濾I除去不溶雜質(zhì)后，溶液中含有大量Fe2+ 雜質(zhì)，所以加入足量H2O2溶液使Fe2+ 轉(zhuǎn)化Fe3+ 從而完全沉淀除去。

（4）因為Fe3+ 完全沉淀的pH值為3.7，而溶液中Mn2+ 開始沉淀的pH為8.3，所以沉淀Fe3+ 的同時不能讓Mn2+ 沉淀，所以要控制pH值約為5.1。

（5）該氧化還原反應(yīng)離子方程式書寫要注意反應(yīng)的環(huán)境為堿性環(huán)境，有OH-參加，所以判斷出氧化劑和還原劑以及產(chǎn)物后不難得出離子方程式為Mn2+ + H2O2 + 2OH- = MnO2↓+2H2O。

（6）制備高錳酸鉀第一步中，Mn的化合價由+4→+6價，被氧化，所以MnO2 作還原劑，反應(yīng)中有氧氣參與反應(yīng)，所以根據(jù)得失電子守恒配平的方程式為：2MnO2 + 4KOH + O2= 2K2MnO4 + 2H2O。

考點：本題考查的是化學工藝流程題，本題圍繞離子除雜、調(diào)節(jié)pH、氧化還原反應(yīng)方程式配平為中心進行考察。