Question

【題目】MnO2用途很廣，它是一種廣泛應用的氧化劑。例如將它加入熔態的玻璃中，可以除去帶色的雜質（硫化物或亞鐵鹽），稱為普通玻璃的“漂白劑”。在錳-鋅干電池中用作去極劑，以氧化在電極上產生的氫。

（1）Zn- MnO2干電池應用廣泛，其電解質溶液是ZnCl2-NH4Cl混合溶液。其電解質溶液呈________性（填“酸”、“堿”或“中”），原因是_________________、________________(用離子方程式表示)；該電池工作時，電子流向__________極（填“正”或 “負”）。

（2）工業上，常以菱錳礦（主要成分MnCO3，常含有少量鐵、鈣、鋅等元素）為原料，用電解法可以制備MnO2。其制備過程如下：

寫出酸浸的主要化學方程式：______________________。

②下圖可以看出，從MnSO4和ZnSO4混合溶液中結晶MnSO4·H2O晶體，需要控制的溫度范圍為______________（填字母）。

A．0~40℃ B．40~60℃ C．60℃以上

③請寫出用惰性電極電解MnSO4溶液制備MnO2的陽極反應：___________________。

④該工藝產生的廢水中含有較多的Mn2+，通常用H2S或者Na2S溶液處理。25 ℃，在0.10 mol·L－1 H2S溶液中，通入HCl氣體或加入NaOH固體以調節溶液pH，溶液pH與c(S2－)關系如圖(忽略溶液體積的變化、H2S的揮發)。

i．pH＝13時，溶液中的c(H2S)＋c(HS－)＝__________mol·L－1；

ii．某溶液含x mol·L－1 Mn2＋、0.10 mol·L－1 H2S，當調節溶液pH＝5時，Mn2＋開始沉淀，則x= 。[已知：Ksp(MnS)＝2.8×10－13]

Answer 1

【答案】（1）酸，NH4++H2ONH3﹒H2O+H+，

Zn2++2H2OZn(OH)2+2H+，正；

（2）①MnCO3+H2SO4===MnSO4+H2O+CO2↑；②C；

③Mn2+-2e-+2H2O===MnO2+4H+；④0.043，0.020。

【解析】

試題分析：（1）ZnCl2和NH4Cl都屬于強酸弱堿鹽，Zn2＋和NH4＋發生水解，Zn2＋＋2H2OZn(OH)2＋2H＋、NH4＋＋H2ONH3·H2O＋H＋，造成溶液中c(H＋)>c(OH－)，溶液顯酸性，根據原電池的工作原理，電子從負極流向正極；(2)①菱錳礦成分是MnCO3，和硫酸反應：MnCO3＋H2SO4=MnSO4＋H2O＋CO2↑；②根據溶解度和溫度的關系，得到MnSO4·H2O，溫度控制在60℃以上，因為隨溫度升高MnSO4·H2O的溶解度降低，析出MnSO4·H2O，故選項C正確；③陽極是失去電子，化合價升高，因此陽極反應式為Mn2＋＋2H2O－2e－=MnO2＋4H＋；④根據物料守恒，c(S2－)＋c(HS－)＋c(H2S)=0.1，pH=13時，溶液中c(S2－)=5.7×10－2mol·L－1，因此c(HS－)＋c(H2S)=0.043mol·L－1，根據溶度積的表示，Ksp=c(Mn2＋)×c(S2－)，pH=5時，c(S2－)=1.4×10－11mol·L－1，因此c(Mn2＋)=0.020mol·L－1。