Question

【題目】以廢舊鋅錳電池初步處理分選出的含錳廢料（MnO2、MnOOH、MnO及少量Fe、Pb等）為原料制備高純MnCl2·xH2O，實現錳的再生利用。其工作流程：

資料a．Mn的金屬活動性強于Fe，Mn2+在酸性條件下比較穩定，pH高于5.5時易被O2氧化。

資料b．生成氫氧化物沉淀的pH

	Mn(OH)2	Pb(OH)2	Fe(OH)3
開始沉淀時	8.1	6.5	1.9
完全沉淀時	10.1	8.5	3.2

注：金屬離子的起始濃度為0.1mol·L-1

（1）過程Ⅰ的目的是浸出錳。經檢驗濾液1中含有的陽離子為Mn2+、Fe3+、Pb2+和H+。

①MnO2與濃鹽酸反應的離子方程式是_____________。

②檢驗濾液1中只含Fe3+不含Fe2+的操作和現象是：取少量濾液1于試管中，滴入鐵氰化鉀溶液，無藍色沉淀生成；另取少量濾液1于試管中，_____________。

③Fe3+由Fe2+轉化而成，可能發生的反應有：

a．2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl－

b．4Fe2++O2+4H+=2Fe3++2H2O

c．......

寫出c的離子方程式：_____________。

（2）過程Ⅱ的目的是除鐵。有如下兩種方法：

ⅰ.氨水法：將濾液1先稀釋，再加適量10%的氨水，過濾。

ⅱ.焙燒法：將濾液1濃縮得到的固體于290℃焙燒，冷卻，取焙燒物......。

已知：焙燒中發生的主要反應為2FeCl3+3O2=2Fe2O3+3Cl2，MnCl2和PbCl2不發生變化。

①氨水法除鐵時，溶液pH應控制在_____________之間。

②補全ⅱ中的操作：_____________。

③兩種方法比較，氨水法除鐵的缺點是_____________。

（3）過程Ⅲ的目的是除鉛。加入的試劑是_____________。

（4）過程Ⅳ所得固體中的x的測定如下：取m1g樣品，置于氮氣氛圍中加熱至失去全部結晶水時，質量變為m2g。則x=_____________。

Answer 1

【答案】MnO2+4H++2Cl－Mn2++Cl2↑+2H2O 滴加KSCN溶液，變紅 MnO2+4H++2Fe2+=Mn2++2Fe3++2H2O或MnOOH+3H++Fe2+=Mn2++Fe3++2H2O 3.2~5.5 加水溶解，快速過濾，再加鹽酸酸化至pH小于5.5 引入雜質NH4+ 錳

【解析】

含錳廢料（MnO2、MnOOH、MnO及少量Fe、Pb等）與濃鹽酸反應，過濾濾液1中含有的陽離子為Mn2＋、Fe3＋、Pb2＋和H＋，過程II除去鐵離子，過程III用錳除去鉛離子。

（1）①MnO2與濃鹽酸反應產生氯氣，反應的離子方程式為：MnO2+4H++2Cl－Mn2++Cl2↑+2H2O ，故答案為：MnO2+4H++2Cl－Mn2++Cl2↑+2H2O 。

②亞鐵離子與鐵氰化鉀溶液生成藍色沉淀，鐵離子使KSCN溶液顯紅色，檢驗濾液1中只含Fe3＋不含Fe2＋的操作和現象是：取少量濾液1于試管中，滴入鐵氰化鉀溶液，無藍色沉淀生成，另取少量濾液1于試管中，滴加KSCN溶液，變紅，

故答案為：取少量濾液1于試管中，滴入鐵氰化鉀溶液，無藍色沉淀生成，另取少量濾液1于試管中，滴加KSCN溶液，變紅；

③Fe3+由Fe2+轉化而成，由a、b兩個方程式得：可能由氯氣、氧氣氧化，也可能由二氧化錳氧化，反應的離子方程式為：MnO2+4H＋+2Fe2＋=Mn2＋+2Fe3＋+2H2O，故答案為：MnO2+4H＋+2Fe2＋=Mn2＋+2Fe3＋+2H2O；

（2）①調節pH除去鐵離子，pH大于3.2時，鐵離子沉淀完全，鉛離子、錳離子不能沉淀，小于5.5時錳離子不易氧化，故pH應小于5.5，

故答案為：3.2～5.5；

②補全ⅱ中的操作：加水溶解，快速過濾，再加鹽酸酸化至pH小于5.5 ，故答案為：加水溶解，快速過濾，再加鹽酸酸化至pH小于5.5 。

③兩種方法比較，氨水法除鐵的缺點是：氨水法除鐵的過程中，會引入雜質NH4＋，

故答案為：引入雜質NH4＋；

（3）過程Ⅲ的目的是除鉛。用活潑金屬置換不活潑金屬，加入錳，將鉛離子置換與溶液分離，自身生成錳離子，不引入雜質，故答案為：Mn；

（4）過程Ⅳ所得固體中的x的測定如下：取m1g樣品，置于氮氣氛圍中加熱至失去全部結晶水時，質量變為m2g。m1gMnCl2·xH2O置于氮氣氛圍中加熱至失去全部結晶水時，生成MnCl2質量為m2g，則n（MnCl2）=，結晶水的質量為（m1-m2）g，n（H2O）=，則1：x=n（MnCl2）：n（H2O），解得：x=，

故答案為：。