Question

【題目】二氧化錳是制造鋅錳干電池的基本材料，工業(yè)上以軟錳礦、菱錳礦為原料來制備。某軟錳礦主要成分為MnO2，還含有Si(16.27%)、Fe(5.86%)、Al(3.42%)、Zn(2.68%)和Cu(0.86%)等元素的化合物，其處理流程圖如下：

（1）硫酸亞鐵在酸性條件下將MnO2還原為MnSO4，酸浸時(shí)發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________________。

（2）“氨水、攪拌”，其中“攪拌”不僅能加快反應(yīng)速率，還能__________________；濾渣A的成分是Fe(OH)3、Al(OH)3，加入氨水需調(diào)節(jié)pH至少達(dá)到____________，恰好能使Fe3+、Al3+沉淀完全。

化合物	Al(OH)3	Fe(OH)2	Fe(OH)3
Ksp近似值	10-34	10-16	10-38

（3）濾渣B的成分是_____________________.

（4）堿性鋅錳電池中，MnO2參與的電極反應(yīng)方程式為____________________.

（5）MnO2也可在MnSO4-H2SO4-H2O為體系的電解液中電解獲得，其陽極電極反應(yīng)式為________________________________________________.

（6）工業(yè)上采用間接氧化還原滴定法測定MnO2純度，其操作過程如下：準(zhǔn)確稱量0.9200g該樣品，與足量酸性KI溶液充分反應(yīng)后，配制成100mL溶液。取其中20.00mL，恰好與25.00mL 0.0800mol·L-1 Na2S2O3溶液反應(yīng)（I2+2S2O32-====2I—+S4O62—）。計(jì)算可得該樣品純度為_____________.

Answer 1

【答案】 MnO2＋2FeSO4＋2H2SO4＝MnSO4＋Fe2(SO4)3＋2H2O 充分氧化過量的Fe2+ 5.3 CuS、ZnS MnO2＋H2O＋e－＝MnO(OH)＋OH－(或2MnO2＋H2O＋2e－＝Mn2O3＋2OH－) Mn2+-2e-+2H2O==MnO2+4H+ 47.3%

【解析】試題分析：（1）硫酸亞鐵在酸性條件下將MnO2還原為MnSO4，亞鐵離子氧化為三價(jià)鐵離子；

（2）攪拌可以加快反應(yīng)速率，使反應(yīng)充分進(jìn)行； 氨水可以沉淀Fe3+、Al3+，根據(jù)氫氧化鋁的Ksp來計(jì)算完全沉淀鋁離子所需的溶液的pH即可；

（3）根據(jù)流程圖，濾渣B應(yīng)該含有銅、鋅元素；

（4）堿性鋅錳電池中，MnO2是正極材料，發(fā)生還原反應(yīng)；（5）根據(jù)電解池的工作原理，電解硫酸錳酸性溶液生成二氧化錳、硫酸和氫氣；

(6)根據(jù)關(guān)系式計(jì)算。

解析： （1）硫酸亞鐵在酸性條件下將MnO2還原為MnSO4，亞鐵離子被氧化為三價(jià)鐵離子，化學(xué)方程式為MnO2＋2FeSO4＋2H2SO4＝MnSO4＋Fe2(SO4)3＋2H2O ；

（2）攪拌可以加快反應(yīng)速率，充分氧化Fe2+；

氫氧化鋁的Ksp=c3（OH-）×c（Al3+），鋁離子完全沉淀時(shí)，鋁離子的濃度是1×10-5mol/L，此時(shí)c（OH-）= ；c（H+）=10-5.3，所以PH=5.3。

（3）根據(jù)流程圖，濾渣B應(yīng)該含有銅、鋅元素，加入MnS生成的沉淀，所以濾渣B是CuS、ZnS；

（4）堿性鋅錳電池中，MnO2是正極材料，發(fā)生還原反應(yīng)，正極反應(yīng)是MnO2＋H2O＋e－＝MnO(OH)＋OH－；

（5）電解硫酸錳酸性溶液生成二氧化錳、硫酸和氫氣，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，陽極反應(yīng)為Mn2+-2e-+2H2O==MnO2+4H+；

(6) 設(shè)0.9200g該樣品中含有二氧化錳xg

87 2

x 0.0800mol·L-1 × 0.025L×5

X=0.435g，該樣品純度為