Question

鋅錳廢電池經處理后，生產并回收硫酸鋅及碳酸錳，其中生產工業級碳酸錳工藝如圖：

試回答下列問題
（1）錳在元素周期表中第

 

周期，第

 

族．
（2）步驟1和步驟2是將MnO₂等轉化為MnO并溶于硫酸，其中步驟2中的氫氣，是另一個流程產生的副產品，請寫出產生氫氣的反應方程式

 

．
（3）步驟3和步驟4都是除雜質
①X是一種“綠色”氧化劑，則X是

 

（填化學式）．
②步驟3是除去雜質Fe²⁺．請用文字和必要的方程式簡述除去Fe²⁺的方法 （已知三種離子沉淀的pH范圍為Fe³⁺：2.7～3.7，Mn²⁺：8.6～10.1，Fe²⁺：7.6～9.6．）

 

．
③步驟4中主要反應方程式為：MeSO₄+BaS=MeS↓+BaSO₄↓（Me主要為Pb、Cd、Hg等），則其除去雜質的原理是

 

．
（4）已知進行步驟5的操作時，溶液3（主要成分為MnSO₄）會產生大量無色無味的氣泡，則步驟5反應的化學方程式為

 

．

Answer 1

分析：（1）根據元素周期表結構及其原子序數進行分析；
（2）鋅錳廢電池中含有金屬鋅，鋅與稀硫酸反應生成硫酸鋅和氫氣；
（3）①根據X為“綠色”氧化劑及常見氧化劑組成進行解答；
②除去亞鐵離子，先將亞鐵離子氧化成鐵離子，然后根據鐵離子完全沉淀、錳離子開始沉淀判斷出調節溶液pH的范圍；
③根據沉淀溶解平衡及沉淀轉化進行解答；
（4）根據“溶液3（主要成分為MnSO₄）會產生大量無色無味的氣泡”判斷反應物、生成物，然后寫出反應的化學方程式．

解答：解：（1）Mn的原子序數為25，位于周期表中第三周期、第ⅦB，故答案為：四；ⅦB；
（2）鋅錳廢電池中含有鋅，鋅與稀硫酸反應生成氫氣和硫酸鋅，反應的離子方程式為Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑，
故答案為：Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑；
（3）①常見的無污染的氧化劑為雙氧水，故答案為：H₂O₂；
②步驟3是除去雜質Fe²⁺的方法為：酸性條件下加入雙氧水，將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，2Fe²⁺+2H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，調節pH至3.7-8.6，使Fe³⁺沉淀完全，Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，
故答案為：在酸性條件下加入雙氧水，將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，2Fe²⁺+2H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，調節pH至3.7-8.6，使Fe³⁺沉淀完全，Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺；
③根據反應MeSO₄+BaS=MeS↓+BaSO₄↓可知，硫化鋇、MeS、BaSO₄都是難溶物，且MeS、BaSO₄比硫化鋇更難溶，所以反應原理為：以BaS為沉淀劑，使Pb²⁺、Cd²⁺、Hg⁺等金屬離子，生成更難溶的硫化物而除去，
故答案為：以BaS為沉淀劑，使Pb²⁺、Cd²⁺、Hg⁺等金屬離子，生成更難溶的硫化物而除去；
（4）已知進行步驟5的操作時，溶液3（主要成分為MnSO₄）會產生大量無色無味的氣泡，反應為為MnSO₄、NH₄HCO₃，產生的氣體為二氧化碳，生成產物中還有硫酸銨、碳酸錳生成，反應的化學方程式為：MnSO₄+2NH₄HCO₃=（NH₄）₂ SO₄+MnCO₃+H₂O+CO₂↑，
故答案為：MnSO₄+2NH₄HCO₃=（NH₄）₂ SO₄+MnCO₃+H₂O+CO₂↑．

點評：本題考查了金屬的回收與環境保護、物質的分離與提純、化學方程式的書寫，題目難度中等，注意掌握物質分離與提純的原則，明確難溶物溶解平衡及轉化本質．