Question

3．隨著電子產(chǎn)品的增多，對(duì)廢舊電池的處理迫在眉睫．某課題小組同學(xué)通過查閱資料，設(shè)計(jì)了從廢舊鋅錳干電池經(jīng)過簡(jiǎn)單處理的錳粉（含MnO₂、Mn（OH）₂、Fe和黑炭等）中提取金屬M(fèi)n，其工藝流程如圖：

已知：
K${\;}_{sp（Fe（OH）_{2}）}$=4.87×10^-17
K${\;}_{sp（Fe（OH）_{3}）}$=1×10^-38
K${\;}_{sp（Mn（OH）_{2}）}$=1.0×10^-15
根據(jù)圖流程及有關(guān)數(shù)據(jù)回答下列問題．
（1）H₂O₂和NaClO₃是常用氧化劑，H₂O₂的電子式為，NaClO₃中所含的化學(xué)鍵類型有離子鍵和共價(jià)鍵．
（2）對(duì)錳粉進(jìn)行酸浸時(shí)所用的酸是濃鹽酸（填名稱）．實(shí)驗(yàn)室配制上述NaOH溶液480ml需要的玻璃儀器除燒杯、玻璃棒以外，還需要膠頭滴管、500mL容量瓶、量筒．
（3）常溫下，過濾I所得濾液經(jīng)氧化后，加入NaOH溶液調(diào)節(jié)pH除去Fe³⁺，使濾液中的Fe³⁺沉淀完全（殘留在溶液中的c（Fe³⁺）≤l0^-5mol/L），則需調(diào)節(jié)溶液的pH最小為3．
（4）過濾Ⅱ所得濾液加入NaCl03目的是將Mn²⁺氧化為MnO₂，發(fā)生的離子方程式為：
Mn²⁺+ClO₃^-+3Mn²⁺+ClO₃^-+3H₂O=MnO₂↓+Cl^-+3MnO₂↓++6H⁺+Cl^-    請(qǐng)完成并配平該反應(yīng)．
（5）上述流程中由MnO₂制備Mn的化學(xué)方程式3MnO₂+4Al$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Mn+2Al₂O₃．
（6）-種質(zhì)量比約為m（Mn）：m（Fe）=55：504的合金鋼（其他元素略），具有抗御激烈沖擊和磨損的能力，可作航母甲板等．欲通過鋁熱反應(yīng)煉得這樣的合金，則MnO₂、Fe₃O₄、Al的投料比（按物質(zhì)的量之比）約為3：9：28．

Answer 1

分析 錳粉（含MnO₂、Mn（OH）₂、Fe和黑炭等）在濃鹽酸中浸泡（為除去MnO₂可加熱），發(fā)生MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O、Mn（OH）₂+2HCl=MnCl₂+2H₂O、Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑等反應(yīng)，過濾不溶的C，所得濾液中含有Mn²⁺、Fe²⁺等離子，在濾液中加入適量過氧化氫和氫氧化鈉，可將Fe²⁺轉(zhuǎn)化為Fe³⁺，并生成Fe（OH）₃，控制溶液pH除去Fe³⁺，過濾后所得濾液主要為Mn²⁺，向?yàn)V液中加入NaClO₃，3Mn²⁺+ClO₃^-+3H₂O=3MnO₂↓++6H⁺+Cl^-，使Mn²⁺轉(zhuǎn)化成MnO₂，經(jīng)過濾、洗滌、干燥可得MnO₂，再與單質(zhì)鋁發(fā)生鋁熱反應(yīng)3MnO₂+4Al$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Mn+2Al₂O₃，制得Mn，以此解答該題．

解答 解：（1）過氧化氫為共價(jià)化合物，電子式為：；NaClO₃離子化合物，其中所含的化學(xué)鍵類型有為離子鍵和共價(jià)鍵；
故答案為：；離子鍵和共價(jià)鍵；
（2）對(duì)錳粉進(jìn)行酸浸時(shí)所用的酸是濃鹽酸，配制NaOH溶液480ml需要的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、膠頭滴管、500mL容量瓶、量筒；
故答案為：濃鹽酸；膠頭滴管、500mL容量瓶、量筒；
（3）已知：K${\;}_{sp（Fe（OH）_{3}）}$=1×10^-38，常溫下，過濾I所得濾液經(jīng)氧化后，加入NaOH溶液調(diào)節(jié)pH除去Fe³⁺，使濾液中的Fe³⁺沉淀完全，則c（OH^-）=$\root{3}{\frac{1×1{0}^{-38}}{1×1{0}^{-5}}}$=10^-11，則c（H⁺）=10^-3，pH=3；
故答案為：3；
（4）加入NaClO3目的是將Mn²⁺氧化為MnO₂，發(fā)生的離子方程式為：3Mn²⁺+ClO₃^-+3H₂O=3MnO₂↓++6H⁺+Cl^-；
故答案為：3Mn²⁺+ClO₃^-+3H₂O=3MnO₂↓++6H⁺+Cl^-；
（5）由Al和MnO₂制備Mn的化學(xué)方程式為：3MnO₂+4Al$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Mn+2Al₂O₃；
故答案為：3MnO₂+4Al$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Mn+2Al₂O₃；
（6）質(zhì)量比約為m（Mn）：m（Fe）=55：504的合金鋼中Mn元素和Fe元素的物質(zhì)的量之比是1：9，根據(jù)原子守恒，投料MnO₂、Fe₃O₄的物質(zhì)的量之比是1：3，根據(jù)鋁熱反應(yīng)實(shí)質(zhì)，MnO₂～$\frac{4}{3}$Al；Fe₃O₄～$\frac{8}{3}$Al，1molMnO₂和3molFe₃O₄消耗金屬鋁共$\frac{28}{3}$mol，所以MnO₂、Fe₃O₄、Al的投料比（按物質(zhì)的量之比）約為1：3：$\frac{28}{3}$=3：9：28；
故答案為：3：9：28．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)的制備，涉及對(duì)工藝流程的理解、氧化還原反應(yīng)、對(duì)條件的控制選擇與理解、溶度積的計(jì)算等，理解工藝流程原理是解題的關(guān)鍵，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)與靈活運(yùn)用能力，題目難度中等．