Question

【題目】根據所學知識，完成問題：
（1）I．堿性鋅錳干電池的總反應為Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn（OH）2 ． 該電池中，負極材料是 ， 正極反應式為 ．
（2）Ⅱ．以廢舊鋅錳干電池處理得到的混合物為原料制備錳鋅鐵氧體的主要流程如圖所示．
請回答下列問題：
a.MnxZn1﹣xFe2O4中鐵元素化合價為+3，則錳元素的化合價為 ．
b.活性鐵粉除汞時，鐵粉的作用是（填“氧化劑”或“還原劑”）．
c.除汞是以氮氣為載氣吹入濾液中，帶出汞蒸氣經KMnO4溶液進行吸收而實現的．在恒溫下不同pH時，KMnO4溶液對Hg的單位時間去除率及主要產物如圖1所示．

①寫出pH=2時KMnO4溶液吸收汞蒸氣的離子方程式 ．
②在強酸性環境中汞的單位時間去除率高，其原因除氫離子濃度增大使KMnO4；溶液的氧化性增強外，還可能是 ．
d.用惰性電極電解K2MnO4溶液制備KMnO4的裝置如圖2所示．
①a應接直流電源的（填“正”或“負”）極．
②已知25℃，兩室溶液的體積均為100mL，電解一段時間后，右室溶液的pH由10變為14，則理論上可制得mol KMnO4 （忽略溶液的體積和溫度變化）．

Answer 1

【答案】
（1）Zn；MnO2+H2O+e﹣═MnOOH+OH﹣
（2）+2；還原劑；5Hg+2MnO4﹣+16H+═2Mn2++5Hg2++8H2O；Mn2+對反應起催化作用，單位時間內去除率高；正；0.1
【解析】解：（1）I．堿性鋅錳干電池的總反應為Zn+2MnO2+2H2O═2MnOOH+Zn（OH）2 ， 原電池中負極發生氧化反應，負極材料是Zn，電極反應式為：Zn+2OH﹣﹣2e﹣═Zn（OH）2，總反應式減去負極反應式可得正極反應式，則正極反應式為：MnO2+H2O+e﹣═MnOOH+OH﹣ ， 所以答案是：Zn；MnO2+H2O+e﹣═MnOOH+OH﹣；（2）Ⅱ．a.MnxZn1﹣xFe2O4中鐵元素化合價為+3，根據化合價代數和為0，可知錳元素的化合價為+2價，
所以答案是：+2；b.由流程知活性鐵粉除汞時，Hg2+被還原為Hg，鐵粉的作用是還原劑，
所以答案是：還原劑；c.①根據題給圖象知pH=2時KMnO4溶液吸收汞蒸氣生成Mn2+和Hg2+ ， 反應的離子方程式為：5Hg+2MnO4﹣+16H+═2Mn2++5Hg2++8H2O，
所以答案是：5Hg+2MnO4﹣+16H+═2Mn2++5Hg2++8H2O；
②在強酸性環境中汞的單位時間去除率高，其原因除氫離子濃度增大使KMnO4溶液的氧化性增強外，還可能是生成的Mn2+對反應起催化作用，單位時間內去除率高，
所以答案是：Mn2+對反應起催化作用，單位時間內去除率高；d.①左室K2MnO4發生氧化反應生成KMnO4 ， 故左側電極為電解池的陽極，a應接直流電源的正極，
所以答案是：正；
②電解過程中陽極反應為MnO ﹣e﹣═MnO4﹣ ， 陰極反應為2H2O+2e﹣═H2↑+2OH﹣ ， 已知25℃，兩室溶液的體積均為100mL，電解一段時間后，右室溶液的pH由10變為14，電解后氫氧根離子濃度為1mol/L，則生成OH﹣的物質的量約是為0.1L×1mol/L=0.1mol，由電子轉移守恒可知，理論上可制得0.1mol KMnO4 ，
所以答案是：0.1mol．