Question

廢舊堿性鋅錳干電池內(nèi)部的黑色物質(zhì)A主要含有MnO₂、NH₄Cl、ZnCl₂，還有少量的FeCl₂和炭粉，用A制備高純MnCO₃的流程圖如下．

（1）堿性鋅錳干電池的負極材料是

 

（填化學式）．
（2）第Ⅰ步操作得濾渣的成分是

 

；第Ⅱ步操作的目的是

 

．
（3）步驟Ⅲ中制得MnSO₄，該反應的化學方程式為

 

．
（4）第Ⅳ步操作是對濾液a進行深度除雜，除去Zn²⁺的離子方程式為

 

．
（已知：Ksp（MnS）=2.5×10^-13，Ksp（ZnS）=1.6×10^-24）
（5）已知：MnCO₃難溶于水和乙醇，潮濕時易被空氣氧化，100℃時開始分解；Mn（OH）₂開始沉淀時pH為7.7．
第V步系列操作可按以下步驟進行：
操作l：加入試劑X，控制pH＜7.7
操作2：過濾，用少量水洗滌2～3次
操作3：檢測濾液
操作4：用少量無水乙醇洗滌2～3次
操作5：低溫烘干．
①試劑X是

 

；
②操作3中，說明SO₄^2-已除干凈的方法是

 

．

Answer 1

考點：制備實驗方案的設計

專題：實驗設計題

分析：廢舊堿性鋅錳干電池內(nèi)部的黑色物質(zhì)A主要含有MnO₂、NH₄Cl、ZnCl₂，還有少量的FeCl₂和炭粉，加水溶解、過濾、洗滌，濾液中含有NH₄Cl、ZnCl₂、FeCl₂，濾渣為
MnO₂和碳粉，加熱至恒重，碳轉化為二氧化碳氣體，再向黑色固體M中加稀硫酸和30%的過氧化氫溶液，過濾，濾液a為硫酸錳溶液，再加MnS除去溶液中少量的鋅離子，過濾得到硫酸錳溶液，然后得到碳酸錳；
（1）堿性鋅錳干電池中失電子的為負極；
（2）MnO₂和碳粉均不能溶于水，除去碳粉可以加熱；
（3）MnO₂與稀H₂SO₄、H₂O₂反應生成硫酸錳；
（4）根據(jù)沉淀的轉化分析；
（5）MnSO₄溶液操作1為加入碳酸鈉溶液，生成MnCO₃沉淀；過濾，用少量水洗滌2～3次；然后檢驗是否洗滌干凈；由于MaCO₃難溶于水和乙醇，潮濕時易被空氣氧化，再用少量乙醇洗滌濾渣；低溫烘干得到純凈的MnCO₃；
操作1：加入Na₂CO₃把MnSO₄轉化為MnCO₃；
操作3：利用SO₄^2-和Ba²⁺反應生成硫酸鋇白色沉淀，來檢驗濾液中是否含有SO₄^2-．

解答： 解：廢舊堿性鋅錳干電池內(nèi)部的黑色物質(zhì)A主要含有MnO₂、NH₄Cl、ZnCl₂，還有少量的FeCl₂和炭粉，加水溶解、過濾、洗滌，濾液中含有NH₄Cl、ZnCl₂、FeCl₂，濾渣為MnO₂和碳粉，加熱至恒重，碳轉化為二氧化碳氣體，再向黑色固體M中加稀硫酸和30%的過氧化氫溶液，過濾，濾液a為硫酸錳溶液，再加MnS除去溶液中少量的鋅離子，過濾得到硫酸錳溶液，然后得到碳酸錳；
（1）堿性鋅錳干電池中失電子的為負極，則鋅為負極，故答案為：Zn；
（2）MnO₂和碳粉均不能溶于水，過濾得到的濾渣為MnO₂和碳粉，除去碳粉可以加熱，所以第Ⅱ步操作加熱的目的是除去碳粉；
故答案為：MnO₂和碳粉；除去碳粉；
（3）MnO₂與稀H₂SO₄、H₂O₂反應生成硫酸錳，其反應的方程式為：MnO₂+H₂SO₄+H₂O₂=MnSO₄+O₂↑+2H₂O；
故答案為：MnO₂+H₂SO₄+H₂O₂=MnSO₄+O₂↑+2H₂O；
（4）已知：Ksp（MnS）=2.5×10^-13，Ksp（ZnS）=1.6×10^-24，MnS可以轉化為ZnS，所以除去Zn²⁺可以用MnS，其離子方程式為：Zn²⁺+MnS=ZnS+Mn²⁺；
故答案為：Zn²⁺+MnS=ZnS+Mn²⁺；
（5）MnSO₄溶液中加入碳酸鈉溶液，生成MnCO₃沉淀；過濾，用少量水洗滌沉淀2～3次；然后檢驗是否洗滌干凈；由于MaCO₃難溶于水和乙醇，潮濕時易被空氣氧化，再用少量乙醇洗滌濾渣；最后低溫烘干得到純凈的MnCO₃；
操作1：若要把MnSO₄轉化為MnCO₃，要加入Na₂CO₃；故答案為：Na₂CO₃；
操作3：利用SO₄^2-和Ba²⁺反應生成硫酸鋇白色沉淀，來檢驗濾液中是否含有SO₄^2-，則操作為：取少量的最后一次洗液于試管中，再加入氯化鋇溶液，觀察是否渾濁，若無白色沉淀生成，說明SO₄^2-已經(jīng)除盡；
故答案為：取少量的最后一次洗液于試管中，再加入氯化鋇溶液，觀察是否渾濁，若無白色沉淀生成，說明SO₄^2-已經(jīng)除盡．

點評：本題考查了物質(zhì)的分離提純實驗操作，涉及原電池原理、物質(zhì)的分離、沉淀的轉化、氧化還原反應、洗滌操作等，題目難度中等，側重于考查學生的實驗能力和對基礎知識的應用能力．