Question

11．將廢舊鋅錳電池處理得到含錳混合物，既能減少它對(duì)環(huán)境的污染，又能實(shí)現(xiàn)廢電池的資源化利用．
Ⅰ．回收二氯化錳：將廢舊鋅錳電很處理，得到含錳混合物，向該混合物加入濃鹽酸并加熱．
（1）寫出MnO（OH）與濃鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式：2MnO（OH）+6HCl $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MnCl₂+Cl₂↑+4H₂O．
II．錳回收新方法：向含錳混合物加入一定量的稀硫酸、稀草酸，并不斷攪拌至無(wú)氣泡為止，其主要反應(yīng)為：2MnOOH+MnO₂+2H₂C₂O₄+3H₂SO₄=3MnSO₄+4CO₂↑+6H₂O
（2）與使用濃鹽酸回收錳相比，新方法的優(yōu)點(diǎn)是工藝流程簡(jiǎn)單；生成CO₂和H₂O不影響MnSO₄純度；反應(yīng)過(guò)程無(wú)有毒有害物質(zhì)生成，不造成二次污染；廢物資源化等（答1點(diǎn)即可）．
（3）欲以MnSO₄溶液為原料制備MnCO₃，選用的加料方式C（填字母），原因是避免先生成Mn（OH）₂． 己知：K_sp（MnCO₃）=2.3×10^-11、K_sp[Mn（OH）₂]=2．l×10^-13
A．將MnSO₄溶液與Na₂CO₃溶液同時(shí)加入到反應(yīng)容器中
B．將MnSO₄溶液緩慢加入到盛有Na₂CO₃溶掖的反應(yīng)容器中
C．將Na₂CO₃溶液緩慢加入到盛有MnSO₄溶液的反應(yīng)容器中
D．以上三種方式都無(wú)法得到MnCO₃
III．現(xiàn)以含錳混合物為原料制備錳鋅鐵氧體的主耍流程如圖l 所示：

回答下列問題：
（4）Mn_xZn_1-xFe₂O₄中鐵元素化合價(jià)為+3，則錳元素的化合價(jià)為+2．
（5）活性鐵粉除汞時(shí)，鐵粉的作用是還原劑 （填“氧化劑”或“還原劑”）．
（6）酸浸時(shí)，MnO₂與H₂SO₄、H₂O₂反應(yīng)的離子方程式為MnO₂+H₂O₂ +2H⁺=Mn²⁺+O₂↑+2H₂O．
（7）除汞是以氮?dú)鉃檩d氣吹入濾液中，帶出汞蒸氣經(jīng)KMnO₄溶液進(jìn)行吸收而實(shí)現(xiàn)的．在恒溫下不同pH時(shí)，KMnO₄溶液對(duì)飛的單位時(shí)間去除率及主要產(chǎn)物如圖2 所示：
①寫出pH=10時(shí)KMnO₄溶液吸收汞蒸氣的離子方程式5Hg+2MnO₄^-+16H⁺═2Mn²⁺+5Hg²⁺+8H₂O．
②在強(qiáng)酸性環(huán)境中汞的單位時(shí)間去除率高，其原因除氫離子濃度增大使KMnO₄溶液的氧化性增強(qiáng)外，還可能是Mn²⁺對(duì)反應(yīng)起催化作用，單位時(shí)間內(nèi)去除率高．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）MnO（OH）與濃鹽酸反應(yīng)，+4價(jià)的錳能把濃鹽酸氧化為氯氣；
II．（2）分析回收工藝的優(yōu)點(diǎn)從可操作性、產(chǎn)品的純度、對(duì)環(huán)境的影響等方面分析；
（3）向Na₂CO₃溶液中緩慢滴加Mn²⁺溶液，由Ksp可知，先生成Mn（OH）₂．
III．以含錳混合物為原料制備錳鋅鐵氧體，含有MnO₂，MnOOH、Zn及少量Hg，加入硫酸和過(guò)氧化氫二氧化錳和過(guò)氧化氫、硫酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氧氣、硫酸錳和水，過(guò)濾除去不溶性雜質(zhì)，濾液中加入鐵粉除去汞，吹出的汞用高錳酸鉀溶液吸收除汞后的溶液通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作得到錳鋅鐵氧體．
（4）根據(jù)化合價(jià)規(guī)則判斷錳元素的化合價(jià)；
（5）由流程可知活性鐵粉除汞時(shí)，Hg²⁺被還原為Hg；
（6）二氧化錳被雙氧水還原，說(shuō)明二氧化錳是氧化劑得到電子，雙氧水是還原劑失去電子，其氧化產(chǎn)物是氧氣；
（7）①根據(jù)題給圖象知pH=2時(shí)KMnO₄溶液吸收汞蒸氣生成Mn²⁺和Hg²⁺；
②不考慮酸性條件下氧化性增強(qiáng)因素，酸性條件下有Mn²⁺生成，可能是Mn²⁺具有催化作用．

解答 解：Ⅰ．（1）+4價(jià)的錳能把濃鹽酸氧化為氯氣，即MnO（OH）與濃鹽酸反應(yīng)生成氯氣和氯化錳、水，其反應(yīng)方程式為：2MnO（OH）+6HCl $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MnCl₂+Cl₂↑+4H₂O，
故答案為：2MnO（OH）+6HCl $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MnCl₂+Cl₂↑+4H₂O；
II．（2）從可操作性、產(chǎn)品的純度、對(duì)環(huán)境的影響等方面分析回收工藝的優(yōu)點(diǎn)可知，工藝流程簡(jiǎn)單；生成CO₂和H₂O不影響MnSO₄純度；反應(yīng)過(guò)程無(wú)有毒有害物質(zhì)生
成，不造成二次污染；廢物資源化等，
故答案為：工藝流程簡(jiǎn)單；生成CO₂和H₂O不影響MnSO₄純度；反應(yīng)過(guò)程無(wú)有毒有害物質(zhì)生成，不造成二次污染；廢物資源化等；
（3）由Ksp（MnCO₃）=2.3×10^-11，Ksp[Mn（OH）₂]=2.1×10^-13可知，向 Na₂CO₃溶液中緩慢滴加Mn²⁺溶液，碳酸鈉溶液的堿性強(qiáng)，由Ksp可知，先生成Mn（OH）₂，所以選用的加料方式為：將Na₂CO₃溶液緩慢加入到盛有MnSO₄溶液的反應(yīng)容器中，碳酸鈉溶液的堿性強(qiáng)，避免先生成Mn（OH）₂，
故答案為：c；避免先生成Mn（OH）₂；
III．（4）Mn_xZn_1-xFe₂O₄中氧元素化合價(jià)為-2，鋅為+2，鐵元素化合價(jià)為+3，根據(jù)化合價(jià)代數(shù)和為0，可知錳元素的化合價(jià)為+2價(jià)，符合題意，
故答案為：+3；+2；
（5）由流程知活性鐵粉除汞時(shí)，Hg²⁺被還原為Hg，鐵粉的作用是還原劑，
故答案為：還原劑；
（6）二氧化錳被雙氧水還原，說(shuō)明二氧化錳是氧化劑得到電子，雙氧水是還原劑失去電子，其氧化產(chǎn)物是氧氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為MnO₂+H₂O₂ +2H⁺=Mn²⁺+O₂↑+2H₂O，
故答案為：MnO₂+H₂O₂ +2H⁺=Mn²⁺+O₂↑+2H₂O；
（7）①根據(jù)題給圖象知pH=2時(shí)KMnO₄溶液吸收汞蒸氣生成Mn²⁺和Hg²⁺，反應(yīng)的離子方程式為：5Hg+2MnO₄^-+16H⁺═2Mn²⁺+5Hg²⁺+8H₂O，
故答案為：5Hg+2MnO₄^-+16H⁺═2Mn²⁺+5Hg²⁺+8H₂O；
②在強(qiáng)酸性環(huán)境中汞的單位時(shí)間去除率高，其原因除氫離子濃度增大使KMnO₄溶液的氧化性增強(qiáng)外，還可能是生成的Mn²⁺對(duì)反應(yīng)起催化作用，單位時(shí)間內(nèi)去除率高，
故答案為：Mn²⁺對(duì)反應(yīng)起催化作用，單位時(shí)間內(nèi)去除率高．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了工業(yè)上回收金屬錳的操作流程，主要是物質(zhì)分離方法和物質(zhì)性質(zhì)的理解應(yīng)用，氧化還原反應(yīng)的分析判斷和計(jì)算應(yīng)用，題目難度中等，注意對(duì)圖象的分析．