Question

（14分）
以鋅錳廢電池中的碳包（含碳粉、Fe、Cu、Ag和MnO₂等物質 ）為原料回收MnO₂的工藝流程如下：
I. 將碳包中物質烘干，用足量稀HNO₃溶解金屬單質，過濾，得濾渣a；
II. 將濾渣a在空氣中灼燒除去碳粉，得到粗MnO₂；
III.向粗MnO₂中加入酸性H₂O₂溶液，MnO₂溶解生成Mn²⁺，有氣體生成；
IV. 向III所得溶液（pH約為6）中緩慢滴加0.50 mol?L^-1 Na₂CO₃溶液，過濾，得濾渣b，其主要成分為MnCO₃；
V. 濾渣b經洗滌、干燥、灼燒，制得較純的MnO₂。
（1）Ι中Ag與足量稀HNO₃反應生成NO的化學方程式為        。
（2）已知II的灼燒過程中同時發生反應：
MnO₂(s) + C(s) ="==" MnO(s) + CO (g)  △H = +24.4kJ ? mol ^–1       ①
MnO₂(s) + CO(g) ="==" MnO(s) + CO₂(g) △H = -148.1 kJ ? mol ^–1      ②
寫出MnO₂和C反應生成MnO和CO₂的熱化學方程式：        。
（3）H₂O₂分子中含有的化學鍵類型為         、       。
（4）III中MnO₂溶解的離子方程式為        ，溶解一定量的MnO₂，H₂O₂的實際消耗量比理論值高，用化學方程式解釋原因：       。
（5）IV中，若改為“向0.50 mol?L^-1 Na₂CO₃溶液中緩慢滴加III所得溶液”，濾渣b中會混有較多Mn(OH)₂沉淀，解釋其原因：         。
（6）V中MnCO₃在空氣中灼燒的化學方程式為      。

Answer 1

（14分）
（1）3Ag + 4HNO₃="==" 3AgNO₃+NO­+ 2H₂O
注：寫“△”不扣分，寫成離子方程式不扣分。
（2）2MnO₂(s) + C(s) ="==" 2MnO(s) + CO₂(g) △H = -123.7 kJ ? mol ^-1

MnO2

（3）極性鍵、非極性鍵      注：每空各1分，只寫“共價鍵”的扣1分。

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

△

（5）Na₂CO₃溶液pH>7顯堿性，III所得溶液pH約為6 顯弱酸性（1分），后者滴加到前者中，溶液中c(OH^-)較大，Mn²⁺與OH^-生成Mn (OH)₂沉淀（或答CO₃^2-的水解平衡正向移動生成Mn (OH)₂沉淀）（1分）。

（6）2MnCO₃ + O₂ ="==" 2MnO₂ + 2CO₂ 注：寫“加熱”、“高溫”不扣分。

試題分析：（1）Ag與足量稀HNO₃反應生成NO的化學方程式為3Ag + 4HNO₃="==" 3AgNO₃+NO­+ 2H₂O
（2）根據蓋斯定律目標方程式= ①  +②，所以MnO₂和C反應生成MnO和CO₂的熱化學方程式為2MnO₂(s) + C(s) ="==" 2MnO(s) + CO₂(g) △H = -123.7 kJ ? mol ^-1
（3）過氧化氫是共價化合物，分子中含有極性共價鍵、非極性共價鍵；
（4）MnO₂中加入酸性H₂O₂溶液，MnO₂溶解生成Mn²⁺，有氣體生成；錳元素的化合價降低，則過氧化氫中氧元素的化合價升高，所以該氣體是氧氣，離子方程式為MnO₂ + H₂O₂ + 2H⁺ ="==" Mn²⁺ + O₂­ + 2H₂O；因為過氧化氫在二氧化錳存在的條件下會發生分解反應，生成氧氣和水，用化學方程式表示為

MnO2

2H₂O₂ ="===" O₂­+ 2H₂O；

（5）Na₂CO₃溶液水解使溶液pH>7顯堿性，III所得溶液pH約為6 顯弱酸性（1分），后者滴加到前者中，氫離子與水解生成的碳酸氫根離子反應生成二氧化碳氣體，使水解平衡正向移動，溶液中c(OH^-)較大，Mn²⁺與OH^-生成Mn (OH)₂沉淀；

△

（6）MnCO₃在空氣中灼燒的反應類似與碳酸鈣的分解反應，化學方程式為

2MnCO₃ + O₂ ="==" 2MnO₂ + 2CO₂