Question

13．廢舊無汞堿性鋅錳電池可用于制造隱形戰(zhàn)機的機身涂料MnxZn（1-x）Fe₂O₄，該電池工作反應原理為Zn+2MnO₂+2H₂O$\frac{\underline{\;KOH\;}}{\;}$2MnO（OH）+Zn（OH）₂．某化學小組利用廢電池制涂料的工藝如下：
A．浸�。簩⑷コ�表面塑料的舊電池加入水中浸取并過濾，濾液經(jīng)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(xiàn)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：加入雙氧水氯化；
E．調(diào)pH：滴加氨水調(diào)pH，經(jīng)結晶處理得MnxZn（1-x）Fe₂O₄．
（1）浸取時的操作有AC．
A．拆解、粉碎舊電池      B．降低溫度      C．攪拌    D．加壓
（2）操作a為蒸發(fā)至有大量晶體產(chǎn)生時停止加熱．
（3）溶渣時生成Mn²⁺的主要離子方程式為2MnO（OH）+H₂O₂+4H⁺═2Mn²⁺+O₂↑+4H₂O．
（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⁺）=0.1mol/L．若濾液體積為lm³，要合成Mn_xZn_（1-x）Fe₂O₄，需加入Fe粉質(zhì)量為84kg（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生成Fe³⁺起催化作用促使雙氧水分解．
（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均勻結晶（或攪拌均勻）．
（7）某小組構想用ZnSO₄、MnSO₄溶液為原料，以Fe作電極用電解法經(jīng)過一系列步驟制得MnxZn（1-x）Fe₂O₄，則開始電解時陽極反應式為Fe-2e^-=Fe²⁺．

Answer 1

分析 （1）浸取時要將舊電池拆解、粉碎入水中攪拌浸取；
（2）濾液經(jīng)操作蒸發(fā)、結晶得到固體物質(zhì)；
（3）MnO（OH）中的錳元素是+3價變+2價得電子，所以過氧化氫失電子，生成氧氣；
（4）n（Mn²⁺）+n（Zn²⁺）=0.8mol/L×1000L=800mol，已有鐵元素0.1mol/L×1000L=100mol，由電荷守恒可知Mn_xZn_（1-x）Fe₂O₄中Fe₂O₄^2-800mol，其中鐵元素的物質(zhì)的量為800mol×2=1600mol；
（5）從雙氧水分解所常用的催化劑的角度分析另外一種可能；
（6）結晶時，處理不當易生成MnFe₂O₄和ZnFe₂O₄的原因是沒有攪拌均勻；
（7）Fe是活性電極，活性電極作陽極，自身失去電子．

解答 解：（1）浸取時要將舊電池拆解、粉碎入水中攪拌浸取，所以浸取時的操作有拆解、粉碎和攪拌，并不需要改變溫度、壓強，
故選：AC；
（2）濾液經(jīng)操作蒸發(fā)結晶得到KOH固體，所以濾液經(jīng)蒸發(fā)至有大量晶體產(chǎn)生時停止加熱，
故答案為：蒸發(fā)至有大量晶體產(chǎn)生時停止加熱；
（3）MnO（OH）中的錳元素是+3價變+2價得電子，所以過氧化氫失電子，生成氧氣，反應的化學方程式為：2MnO（OH）+H₂O₂+4H⁺═2Mn²⁺+O₂↑+4H₂O，
故答案為：2MnO（OH）+H₂O₂+4H⁺═2Mn²⁺+O₂↑+4H₂O；
（4）n（Mn²⁺）+n（Zn²⁺）=0.8mol/L×1000L=800mol，由電荷守恒可知Mn_xZn_（1-x）Fe₂O₄中Fe₂O₄^2-800mol，其中鐵元素的物質(zhì)的量為800mol×2=1600mol，已有鐵元素0.1mol/L×1000L=100mol，還需加入鐵的物質(zhì)的量為1600mol-100mol=1500mol，質(zhì)量為1500mol×56g/mol=84000g=84kg，
故答案為：84；
（5）氧化時，因為分解所需雙氧水的量比理論值大得多，除溫度過高外，另一種可能就是雙氧水在Fe³⁺起催化作用分解，
故答案為：生成Fe³⁺起催化作用促使雙氧水分解；
（6）最后一步結晶時，要攪拌均勻，使MnxZn（1-x）Fe₂O₄均勻結晶，防止生成MnFe₂O₄和ZnFe₂O₄，
故答案為：均勻結晶（或攪拌均勻）；
（7）Fe是活性電極，活性電極作陽極，自身失去電子，陽極電極反應式為Fe-2e^-=Fe²⁺，
故答案為：Fe-2e^-=Fe²⁺．

點評 本題考查無機化學工藝、物質(zhì)的分離和提純實驗操作、電化學原理和計算，綜合性較強，側重于實驗能力、計算能力、理論應用能力的考查，題目難度較大．