Question

7．二氧化錳是制造鋅錳干電池的基本材料．工業(yè)上以軟錳礦為原料，利用硫酸亞鐵制備高純二氧化錳的流程如下：

某軟錳礦的主要成分為MnO₂，還含有Si（16.27%）、Fe（5.86%）、Al（3.42%）、Zn（2.68%）和Cu（0.86%）等元素的化合物．部分陽離子以氫氧化物或硫化物的形式完全沉淀時溶液的pH見下表，回答下列問題：

沉淀物	Al（OH）3	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Mn（OH）2	Cu（OH）2	Zn（OH）2	CuS	ZnS	MnS	FeS
pH	5.2	3.2	9.7	10.4	6.7	8.0	≥-0.42	≥2.5	≥7	≥7

（1）硫酸亞鐵在酸性條件下將MnO₂還原為MnSO₄，酸浸時發(fā)生的主要反應(yīng)的化學方程式為MnO₂+2FeSO₄+2H₂SO₄=MnSO₄+Fe₂（SO₄）₃+2H₂O．
（2）濾渣A的主要成分是Fe（OH）₃和Al（OH）₃．
（3）加入MnS的目的是除去Cu²⁺、Zn²⁺雜質(zhì)．
（4）堿性鋅錳電池中，MnO₂參與的電極反應(yīng)方程式為MnO₂+H₂O+e^-=MnOOH+OH^-（或2MnO₂+H₂O+2e^-=Mn₂O₃+2OH^-）．
（5）從廢舊堿性鋅錳電池中可以回收利用的物質(zhì)有鋅、二氧化錳（寫兩種）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)FeSO₄在反應(yīng)條件下將MnO₂還原為MnSO₄，則Fe²⁺被氧化為Fe³⁺，故酸浸時生成硫酸錳、硫酸鐵，根據(jù)元素守恒還有水生成；
（2）由題目信息可知，酸浸后的過濾液中含有Mn²⁺、Fe³⁺、Al³⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Fe²⁺，結(jié)合題中陽離子以氫氧化物形式完全沉淀時溶液的pH進行判斷；
（3）根據(jù)工藝流程及硫化物的K_sp判斷；
（4）由堿性鋅錳干電池的電池反應(yīng)式可知，Zn作負極，MnO₂得電子作正極，生成MnOOH，由電荷守恒可知還生成OH^-，由元素守恒可知，還有水參與反應(yīng)；
（5）從堿性鋅錳干電池的原料判斷．

解答 解：（1）根據(jù)FeSO₄在反應(yīng)條件下將MnO₂還原為MnSO₄，F(xiàn)e²⁺被氧化為Fe³⁺，故酸浸時生成硫酸錳、硫酸鐵，根據(jù)元素守恒還有水生成，反應(yīng)的化學方程式為：2FeSO₄+MnO₂+2H₂SO₄=MnSO₄+Fe₂（SO₄）₃+2H₂O，
故答案為：2FeSO₄+MnO₂+2H₂SO₄=MnSO₄+Fe₂（SO₄）₃+2H₂O；
（2）酸浸后的過濾液中含有Mn²⁺、Fe³⁺、Al³⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Fe²⁺，加氨水調(diào)pH至5.4，結(jié)合題中陽離子以氫氧化物形式完全沉淀時溶液的pH可知，F(xiàn)e³⁺、Al³⁺完全轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃和Al（OH）₃沉淀，其它離子不沉淀，故濾渣A的主要成分為：Fe（OH）₃和Al（OH）₃，
故答案為：Fe（OH）₃和Al（OH）₃；
（3）根據(jù)題中硫化物的K_sp可知，加入MnS是為了生成溶解度更小的CuS、ZnS而除去Cu²⁺、Zn²⁺，
故答案為：Cu²⁺、Zn²⁺；
（4）堿性鋅錳干電池中Zn作負極，則MnO₂作正極得電子，其電極反應(yīng)式應(yīng)為：MnO₂+H₂O+e^-=MnOOH+OH^-，
故答案為：MnO₂+H₂O+e^-=MnOOH+OH^-（或2MnO₂+H₂O+2e^-=Mn₂O₃+2OH^-）；
（5）從堿性鋅錳干電池的原料可知，其廢舊電池可回收利用的物質(zhì)為鋅和MnO₂，
故答案為：鋅、二氧化錳．

點評 本題考查學生對元素及其化合物的主要性質(zhì)的掌握、書寫電極反應(yīng)方程式、閱讀題目獲取新信息能力、對工藝流程的理解等，題目難度中等，需要學生具備扎實的基礎(chǔ)與綜合運用知識、信息分析解決問題能力，明確實驗原理及實驗目的為解答關(guān)鍵，試題培養(yǎng)了學生的分析能力及化學實驗能力．