Question

5．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(xiàn)錳的再生利用．其工作流程如圖：

資料a：Mn的金屬活動性強于Fe；Mn²⁺在酸性條件下比較穩(wěn)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0.1mol•L^-l
（1）過程I的目的是浸出錳．經(jīng)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(yīng)的離子方程式是MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O．
②檢驗濾液1中只含F(xiàn)e³⁺不含F(xiàn)e²⁺的操作和現(xiàn)象是：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(zhuǎn)化而成，可能發(fā)生的反應(yīng)有：
a.2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-
b.4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O
c．…
寫出c的離子方程式：MnO₂+4H⁺+2Fe²⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O．
（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…
已知：焙燒中發(fā)生的主要反應(yīng)為2FeCl₃+3O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe₂O₃+3Cl₂，焙燒時MnCl₂和PbCl₂不發(fā)生變化．
①氨水法除鐵時，溶液pH應(yīng)控制在3.2～6.5之間．
②補全ii中的操作：加水溶解，過濾，再加鹽酸酸化至pH小于6.5．
③兩種方法比較，氨水法除鐵的缺點是引入雜質(zhì)NH₄⁺．
（3）過程Ⅲ的目的是除鉛．加入的試劑是錳．
（4）過程Ⅳ所得固體中的x的測定如下：取m₁g樣品，置于氮氣氛圍中加熱至失去全部結(jié)晶水時，質(zhì)量變?yōu)閙₂g．則x=$\frac{{7（{m_1}-{m_2}）}}{m_2}$．

Answer 1

分析 含錳廢料（MnO₂、MnOOH、MnO及少量Fe、Pb等）與濃鹽酸反應(yīng)，過濾濾液1中含有的陽離子為Mn²⁺、Fe³⁺、Pb²⁺和H⁺，過程II除去鐵離子，過程III用錳除去鉛離子，
（1）①濃鹽酸與二氧化錳反應(yīng)產(chǎn)生氯氣；
②檢驗鐵離子用KSCN溶液；
③二氧化錳氧化亞鐵離子；
（2）①根據(jù)幾種離子沉淀的pH數(shù)據(jù)分析；
②焙燒發(fā)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，再加鹽酸酸化至pH小于6.5；
③氨水法除鐵濾液2混有銨根離子；
（3）過程Ⅲ的目的是除鉛，用活潑金屬置換不活潑金屬；
（4）m₁gMnCl₂•xH₂O置于氮氣氛圍中加熱至失去全部結(jié)晶水時，生成MnCl₂質(zhì)量為m₂g，則結(jié)晶水的質(zhì)量為（m₁-m₂）g，根據(jù)1：x=n（MnCl₂）：n（H₂O）計算．

解答 解：（1）①濃鹽酸與二氧化錳反應(yīng)產(chǎn)生氯氣，反應(yīng)為：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
故答案為：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
②鐵離子使KSCN溶液顯紅色，檢驗濾液1中只含F(xiàn)e³⁺不含F(xiàn)e²⁺的操作和現(xiàn)象是：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；
故答案為：再滴加KSCN溶液，溶液變紅；
③Fe³⁺由Fe²⁺轉(zhuǎn)化而成，可能由氯氣、氧氣氧化，也可能由二氧化錳氧化，反應(yīng)為：MnO₂+4H⁺+2Fe²⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O；
故答案為：MnO₂+4H⁺+2Fe²⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O；
（2）①調(diào)節(jié)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，故pH應(yīng)小于6.5；
故答案為：3.2～6.5；
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，再加鹽酸酸化至pH小于6.5；
故答案為：加水溶解，過濾，再加鹽酸酸化至pH小于6.5；
③氨水發(fā)除鐵，除鐵過程中，引入雜質(zhì)NH₄⁺；
故答案為：引入雜質(zhì)NH₄⁺；
（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(zhì)；
故答案為：錳；
（4）m₁gMnCl₂•xH₂O置于氮氣氛圍中加熱至失去全部結(jié)晶水時，生成MnCl₂質(zhì)量為m₂g，則n（MnCl₂）=$\frac{{m}_{2}}{131}$nol，結(jié)晶水的質(zhì)量為（m₁-m₂）g，n（H₂O）=$\frac{{m}_{1}-{m}_{2}}{18}$，則1：x=n（MnCl₂）：n（H₂O），解得x=$\frac{{7（{m_1}-{m_2}）}}{m_2}$；
故答案為：$\frac{{7（{m_1}-{m_2}）}}{m_2}$．

點評 本題考查了物質(zhì)制備方案設(shè)計，為高頻考點，側(cè)重于學(xué)生的分析、實驗?zāi)芰Φ目疾�，題目涉及離子方程式的書寫、物質(zhì)組成的計算等知識，題目難度中等，注意把握實驗的流程、相關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)以及題目信息．