Question

廢舊物的回收利用既有利于節約資源，又有利于保護環境。某研究小組同學以廢舊鋅錳干電池為原料，將廢舊電池含鋅部分轉化成ZnSO₄·7H₂O，含錳部分轉化成純度較高的MnO₂，將NH₄Cl溶液應用于化肥生產中，實驗流程如下：

（1）操作②中所用的加熱儀器應選           （選填“蒸發皿”或“坩堝”）。

（2）將溶液A處理的第一步是加入氨水調節pH為9，使其中的Fe³⁺和Zn²⁺沉淀，請寫出氨水和Fe³⁺反應的離子方程式                         。

（3）操作⑤是為了除去溶液中的Zn²⁺。已知25℃時，

NH3·H2O的Kb	Zn2+完全沉淀的pH	Zn(OH)2溶于堿的pH
1.8×10－5	8.9	＞11

 

由上表數據分析應調節溶液pH最好為             （填序號）。

a．9                 b．10               c．11

（4） MnO₂精處理的主要步驟：

步驟1：用3%H₂O₂和6.0mol/L的H₂SO₄的混和液將粗MnO₂溶解，加熱除去過量H₂O₂，得MnSO₄溶液（含少量Fe³⁺）。反應生成MnSO₄的離子方程式為               ；

步驟2：冷卻至室溫，滴加10%氨水調節pH為6，使Fe³⁺沉淀完全，再加活性炭攪拌，抽濾。加活性炭的作用是                          ；

步驟3：向濾液中滴加0.5mol/L的Na₂CO₃溶液，調節pH至7，濾出沉淀、洗滌、干燥，灼燒至黑褐色，生成MnO₂。灼燒過程中反應的化學方程式為                。

（5） 查文獻可知，粗MnO₂的溶解還可以用鹽酸或者硝酸浸泡，然后制取MnCO₃固體。

①在鹽酸和硝酸溶液的濃度均為5mol/L、體積相等和最佳浸泡時間下，浸泡溫度對MnCO₃產率的影響如圖4，由圖看出兩種酸的最佳浸泡溫度都在          ℃左右；

②在最佳溫度、最佳浸泡時間和體積相等下，酸的濃度對MnCO₃產率的影響如圖5，由圖看出硝酸的最佳濃度應選擇             mol/L左右。

 

 

Answer 1

【答案】

（15分）

（1）坩堝（1分） 

（2）Fe³⁺ + 3NH₃·H₂O = Fe(OH)₃ + 3NH₄⁺(2分)

(3)a （2分）

(4)MnO₂ + H₂O₂ + 2H⁺ = Mn²⁺ + 2H₂O + O₂ (2分)

吸附聚沉，有利于氫氧化鐵形成較大顆粒沉淀（2分）

2MnCO₃ + O₂ = 2MnO₂ + 2CO₂（2分）

(5)①60（2分,57-63都正確）  ②6（2分，5.7－6.3都正確）

【解析】

試題分析：

（1）固體灼燒要放在坩堝內，移動、使用時要用坩堝鉗夾取。

（2）堿與鹽以生成新堿和新鹽，氨水和Fe³⁺反應生成NH₄⁺和Fe（OH）₃，要注意氨水是弱堿，Fe（OH）₃是沉淀，寫成離子方程式不能拆開

（3）根據“將溶液A處理的第一步是加入氨水調節pH為9，使其中的Fe³⁺和Zn²⁺沉淀”和表格中數據可知，Zn²⁺完全沉淀的pH是8.9，pH高于8.9Zn(OH)₂會溶解，所以pH是9最適合。

（4）反應原理為在酸性條件下， MnO₂將H₂O₂氧化為O₂，自身被還原為MnSO₄，

該反應的反應物為H₂O₂，MnO₂，H₂SO₄，生成物是MnSO₄，O₂，H₂O，寫成離子方程式為

H₂O₂+MnO₂+2H⁺= Mn²⁺+O₂↑+2H₂O。

活性炭的作用是吸咐，據題意“使Fe³⁺沉淀完全”可知，Fe³⁺生成Fe（OH）₃被活性炭吸咐形成較大顆粒而聚沉。

據題意，濾液中Mn²⁺與Na₂CO₃反應生成MnCO₃沉淀，經灼燒生成MnO₂，很顯然MnCO₃被氧化為MnO₂，因此反應還要O₂參加，同時還有CO₂生成。

（5）從兩張圖片上很容易看出在60℃附近MnO₂產率最大，硝酸的最佳濃度是6mol/L

考點：工業流程圖以實驗為載體考查基本的實驗操作原理，離子方程式的書寫，沉淀的溶解平衡等問題，另外綜合分析圖表的能力也有所涉及。