Question

【題目】市售一次電池品種很多，堿性鋅錳電池在日常生活中用量很大。回收廢舊鋅錳電池并進行重新處理，可以獲得MnO2及其他副產(chǎn)品，其工藝流程如下：

已知：“錳粉”的主要成分有MnO2、Zn(OH)2、MnOOH、碳粉，還含有少量鐵鹽和亞鐵鹽。常溫下，生成氫氧化物沉淀的pH如下表:

物質(zhì)	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Zn(OH)2	Mn(OH)2 / Mn(OH)3
開始沉淀pH	2.7	7.6	5.7	8.3
完全沉淀pH（c≤1.0×10－5mol/L）	3.7	9.6	8.0	8.8

（1）加入NaOH溶液調(diào)節(jié)pH＝8.0，目的是___________________________________；計算常溫下Zn(OH)2的溶度積常數(shù)Ksp[Zn(OH)2]＝____________________。

（2）濾液1中加入H2O2的作用是________________________________________。

（3）寫出濾液2中的Mn2+變成MnO2的離子方程式_______________________________。

（4）寫出濾渣B與稀硫酸在pH＝5時反應的化學方程式_____________________________。

（5）工藝中還可以將濾液4進行_____________、_____________、_____________、洗滌得到含結晶水的硫酸鹽晶體。

（6）MnO2常用來制取KMnO4。在一定條件下將MnO2氧化為K2MnO4，然后用鐵作陰極、鉑作陽極電解K2MnO4溶液得到KMnO4。電解K2MnO4溶液陽極電極反應式為____________________。

Answer 1

【答案】（1）使Fe3+ 、Zn2+ 完全沉淀而除去 1.0×10－17（2）Fe2+全部氧化為Fe3+

（3） Mn2+＋H2O2＋2OH－＝MnO2↓＋2H2O （4） Zn(OH)2＋H2SO4＝ZnSO4＋2H2O

（5） 蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾 （6） 2MnO42--2e-＝2MnO4-

【解析】

試題分析：錳粉與鹽酸反應后溶液中的金屬離子有：Fe3+ 、Zn2+、 Mn2+ 、Fe2+，加入H2O2會將Fe2+氧化為 Fe3+，用NaOH溶液調(diào)節(jié)pH＝8.0，根據(jù)金屬離子沉淀的pH，可知Fe3+ 、Zn2+完全沉淀，Mn2+沒有沉淀，所以濾液2中主要的金屬離子是Mn2+，濾渣B是Zn(OH)2， Fe(OH)3，加入硫酸，調(diào)節(jié)pH為5，Zn(OH)2會溶解，F(xiàn)e(OH)3沒有溶解，故濾液4是ZnSO4溶液，濾渣C是Fe(OH)3。

（1）加入NaOH溶液調(diào)節(jié)pH＝8.0，目的是使Fe3+ 、Zn2+ 完全沉淀而除去；Zn2+完全沉淀時pH為8.0，則c(OH－)＝10-6mol/L，c(Zn2+)＝1.0×10－5mol/L，故Ksp[Zn(OH)2]＝c(Zn2+)×c2(OH－)＝1.0×10－5×10-12＝1.0×10－17。

（2）濾液1中含有亞鐵離子，需要轉化為鐵離子沉淀除去，則加入H2O2的作用是Fe2+全部氧化為Fe3+。

（3）濾液2中Mn的化合價升高，那么H2O2作氧化劑，Mn2+做還原劑，發(fā)生氧化還原反應，則Mn2+變成MnO2的離子方程式為Mn2+＋H2O2＋2OH－＝MnO2↓＋2H2O。

（4）根據(jù)分析濾渣B與稀硫酸在pH＝5時Zn(OH)2會溶解，F(xiàn)e(OH)3沒有溶解，反應的化學方程式為：Zn(OH)2＋H2SO4＝ZnSO4＋2H2O。

（5）從溶液中得到晶體要經(jīng)過：蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌得到含結晶水的硫酸鹽晶體。

（6）電解K2MnO4溶液得到KMnO4。MnO42-在陽極放電生成MnO4—，陰極是H+放電生成H2，因此電解K2MnO4溶液陽極電極反應式為2MnO42--2e-＝2MnO4-。