Question

(15分)廢舊堿性鋅錳干電池內部的黑色物質A主要含有MnO₂、NH₄Cl、ZnCl₂，還有少量的FeCl₂和炭粉，用A制備高純MnCO₃的流程圖如下。

（1）堿性鋅錳干電池的負極材料是        (填化學式)。
（2） 第I步操作得濾渣的成分是           ；第Ⅱ步操作的目的是        。
（3）步驟Ⅲ中制得MnSO₄，該反應的化學方程式為            。
（4）第Ⅳ步操作是對濾液a進行深度除雜，除去Zn²⁺的離子方程式為         。
(已知：Ksp(MnS)=2.510^-13,Ksp(ZnS)=1.610^-24)
（5）已知：MnCO₃難溶于水和乙醇，潮濕時易被空氣氧化，l00^oC時開始分解；Mn(OH)₂開始沉淀時pH為7.7。
第V步系列操作可按以下步驟進行：
操作l：加入試劑X，控制pH<7.7；   操作2：過濾，用少量水洗滌2~3次；
操作3：檢測濾液；                 操作4：用少量無水乙醇洗滌2~3次；
操作5：低溫烘干。
①試劑X是      ；
②操作3中，說明SO₄^2-已除干凈的方法是        。

Answer 1

（1）Zn。（2）MnO₂和炭粉；除去炭粉。（3）MnO₂+H₂O₂+H₂SO₄MnSO₄+2O₂+H₂O；
（4）MnS+Zn²⁺ZnS+Mn²⁺。（5）①Na₂CO₃；②取最后一次洗滌液少量置于試管中，加入硝酸鋇，若無白色沉淀生成，說明SO₄^2-已除干凈。

試題分析：根據題給信息和工藝流程知，黑色物質A主要含有MnO₂、NH₄Cl、ZnCl₂，還有少量的FeCl₂和炭粉，MnO₂和炭粉不溶于水，經水浸、過濾、洗滌得濾渣的成分是MnO₂和炭粉；MnO₂和炭粉加熱至恒重，碳粉與空氣中的氧氣反應生成碳的氧化物而除去，黑色物質M的主要成分為MnO₂，MnO₂與硫酸、雙氧水反應生成硫酸錳、氧氣和水，經過系列操作的高純MnCO₃。（1）根據教材知識知，堿性鋅錳干電池的負極材料是Zn。（2） 由上述分析知，第I步操作得濾渣的成分是MnO₂和炭粉；第Ⅱ步操作的目的是除去炭粉。（3）MnO₂與硫酸、雙氧水反應生成硫酸錳、氧氣和水，該反應的化學方程式為MnO₂+H₂O₂+H₂SO₄MnSO₄+2O₂+H₂O。（4）由Ksp(MnS)=2.510^-13,Ksp(ZnS)=1.610^-24知，ZnS比MnS更難溶，利用沉淀的轉化除去Zn²⁺的離子方程式為MnS+Zn²⁺ZnS+Mn²⁺。 （5）第V步系列操作由硫酸錳制得高純MnCO₃。①試劑X是Na₂CO₃；②操作3為檢驗沉淀是否洗滌干凈，說明SO₄^2-已除干凈的方法是取最后一次洗滌液少量置于試管中，加入硝酸鋇，若無白色沉淀生成，說明SO₄^2-已除干凈。