Question

回收的廢舊鋅錳于電池經過處理后得到錳粉（含MnO₂、Mn（OH）₂、Fe、乙炔和黑炭等），由錳粉制取MnO₂的步驟如圖所示．
根據上圖所示步驟并參考表格數據，回答下列問題．

物 質	開始沉淀	沉淀完全
Fe（OH）3	2.7	3.7
Fe（OH）2	7.6	9.6
Mn（OH）2	8.3	9.8

（1）在加熱條件下用濃鹽酸浸取錳粉，所得溶液中含有Mn²⁺、Fe²⁺等．MnO₂與濃鹽酸反應的離子方程式：

 

．
（2）酸浸時，浸出時間對錳浸出率的影響如下圖所示，工業采用的是浸取60min，其可能原因是

 

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（3）錳粉經濃鹽酸浸取，過濾I除去不溶雜質后，向濾液中加入足量H₂O₂溶液，其作用是

 

．
（4）過濾I所得濾液經氧化后，需加入NaOH溶液調節pH約為5.1，其目的是

 

．
（5）過濾Ⅱ所得濾液加入足量H₂O₂溶液并加入NaOH溶液調節pH約為9，使Mn²⁺氧化得到MnO₂，反應的離子方程式為

 

．
（6）工業上利用KOH和MnO₂為原料制取KMnO₄．主要生產過程分兩步進行：
第一步將MnO₂和固體KOH粉碎，混合均勻，在空氣中加熱至熔化，并連續攪拌以制取K₂MnO₄；第二步為電解K₂MnO₄的濃溶液制取KMnO₄．
①第一步反應的化學方程式為

 

．
②電解K₂MnO₄的濃溶液時，電解池中陰極的實驗現象為

 

．

Answer 1

分析：（1）MnO₂具有強氧化性，與濃鹽酸反應生成氯氣，反應的離子方程式為MnO₂+4H⁺+2C1^-

△   .

Mn²⁺+C1₂↑+2H₂O；
（2）依據圖象分析，60min時浸出量達到88%以上，延長時間，浸出率增大不大，但時間增長會增加成本；
（3）過氧化氫具有強氧化性，可將具有還原性的Fe²⁺氧化為Fe³⁺，易于轉化為Fe（OH）₃而除去；
（4）由表中數據可知，調節溶液PH約為5.1，在3.7～8.3之間，可使使Fe³⁺完全沉淀，并防止Mn²⁺轉化為Mn（OH）₂沉淀；
（5）過濾Ⅱ所得濾液中含有Mn²⁺，加入足量H₂O₂溶液并加入NaOH溶液調節pH約為9，使Mn²⁺氧化得到MnO₂，然后配平即可；
（6）①第一步將MnO₂和固體KOH粉碎，混合均勻，在空氣中加熱至熔化，并連續攪拌以制取K₂MnO₄，利用的是氧化還原反應，二氧化錳被氧化為高價態，空氣中的氧氣做氧化劑，依據電子守恒和原子守恒書寫化學方程式；
②第二步為電解K₂MnO₄的濃溶液制取KMnO₄，溶液中錳酸根離子失電子被氧化為高錳酸根離子，是電解池中的陽極反應，陰極是在溶液中氫離子得到電子生成氫氣．

解答：解：（1）MnO₂具有強氧化性，與濃鹽酸反應生成氯氣，反應的離子方程式為MnO₂+4H⁺+2C1^-

△   .

Mn²⁺+C1₂↑+2H₂O，
故答案為：MnO₂+4H⁺+2C1^-

△   .

Mn²⁺+C1₂↑+2H₂O；
（2）依據圖象分析，60min時浸出量達到88%以上，延長時間，浸出率增大不大，但時間增長會增加成本，產生經濟效益減少，
故答案為：60min時浸出量達到88%以上，延長時間，增加生產成本，而浸出量不會不明顯；
（3）過氧化氫具有強氧化性，可將具有還原性的Fe²⁺氧化為Fe³⁺，易于轉化為Fe（OH）₃而除去，
故答案為：將Fe²⁺轉化為Fe³⁺；
（4）由表中數據可知，調節溶液PH約為5.1，在3.7～8.3之間，可使使Fe³⁺完全沉淀，并防止Mn²⁺轉化為Mn（OH）₂沉淀，
故答案為：使Fe³⁺完全沉淀，并防止Mn²⁺轉化為Mn（OH）₂沉淀；
（5）過濾Ⅱ所得濾液中含有Mn²⁺，加入足量H₂O₂溶液并加入NaOH溶液調節pH約為9，使Mn²⁺氧化得到MnO₂，反應的離子方程式為Mn²⁺+H₂O₂+2OH^-=MnO₂↓+2H₂O，
故答案為：Mn²⁺+H₂O₂+2OH^-=MnO₂↓+2H₂O；
（6）①利用KOH和MnO₂為原料制取KMnO₄，第一步將MnO₂和固體KOH粉碎，混合均勻，在空氣中加熱至熔化，并連續攪拌以制取K₂MnO₄，反應的化學方程式為：2MnO₂+4KOH+O₂

△   .

2KMnO₄+2H₂O，
故答案為：2MnO₂+4KOH+O₂

△   .

2KMnO₄+2H₂O；
②第二步為電解K₂MnO₄的濃溶液制取KMnO₄，溶液中錳酸根離子失電子被氧化為高錳酸根離子，是電解池中的陽極反應，陰極是在溶液中氫離子得到電子生成氫氣，所以陰極產生的現象是產生無色氣泡，
故答案為：產生無色氣泡．

點評：本題為工藝流程題，考查范圍廣，內容包括氧化還原反應、離子方程式的書寫、物質的分離、除雜、反應條件的控制等，綜合性較強，題目難度中等．