Question

【題目】為了保護環境，充分利用資源，某研究小組通過如下簡化流程，利用回收的某酸性鋅錳干電池，處理可得到多種化工原料，并制備ZnSO4·7H2O。經查詢該電池一種一次性電池，外殼為金屬鋅鐵合金，中間是碳棒，其周圍是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等組成的填充物，放電過程產生MnOOH。

已知：Ksp（Zn(OH)2）=10－17；Ksp（Fe(OH)3）=10－39；= 4.64 lg2 = 0.3

回答下列問題：

（1）操作①的酸浸選用的酸為__________（填化學式），溶液X含有的陽離子為_________。

（2）濾渣A進行操作②得到較純的MnO2，最簡便的方法為__________，其原理是________。

（3）操作③和操作⑤，可通過__________、過濾、洗滌、晾干等步驟，分離提純得到產品。

（4）操作④選用的試劑a選用___________（填化學式），其目的是______________________________（用離子方程式表示），繼續加 ZnO調節pH，生成氫氧化鐵沉淀，鐵剛好沉淀完全的pH約為________ (離子濃度小于1×10－5 mol·L－1時，即可認為該離子沉淀完全)。

Answer 1

【答案】 H2SO4 Zn2+、 Fe2+ 在足量的空氣或氧氣中加熱 碳粉轉變為CO2， MnOOH氧化為MnO2 加熱濃縮、冷卻結晶 H2O2 H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O 2.7

【解析】（1） 由于要生成硫酸鋅，所以①操作用的酸為硫酸，與金屬鋅鐵合金反應生成Zn2+、 Fe2+ ；

（2）濾渣A中主要為碳粉、MnOOH與MnO2，所以要出去C僅需要反應生成CO2氣體， MnOOH可由加熱反應生成MnO2除去，最直接方法為灼燒，所以反應條件為在足量的空氣或氧氣中加熱；

（3）由于氯化銨、氯化鋅、ZnSO4·7H2O的溶解度受溫度影響較大，可采用結晶分離回收，即通過加熱濃縮、冷卻結晶等操作提純；

（4）由于要生成3價鐵，a應該具有氧化性，所以應采用H2O2，在酸性條件下反應離子方程式為：H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O。根據氫氧化鐵的溶度積可知，鐵離子完全沉淀時，溶液中c（OH-）=mol/L=4.64mol/L，所以pH=- lg4.64=2.7。