Question

【題目】市售一次性電池品種很多的，堿性鋅錳電池的日常生活中用量很大�；厥諒U舊鋅錳電池并進行重新處理，可以獲得MnO2及其他副產品，其工藝流程如下：

已知：“錳粉”的主要成分有MnO2、Zn(OH)2、MnOOH、碳粉，還含量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	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≤1.0x10-5mol/L）	3.7	9.6	8.0	8.8

(1)加入NaOH溶液調節pH=8.0，目的是___。計算常溫下Zn(OH)2的溶度積常數Ksp[Zn(OH)2]=___。

(2)寫出濾液2中的Mn2＋變成MnO2的離子方程式___。

(3)寫出濾渣B與稀硫酸在pH=5時的化學方程式___。

(4)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。

(5)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溶液的總反應方程式___。

Answer 1

【答案】使Fe3＋、Zn2＋完全沉淀而除去 1.0×10-17 Mn2++H2O2+2OH-=MnO2↓+2H2O Zn(OH)2+H2SO4=ZnSO4+2H2O 蒸發濃縮 冷卻 結晶 過濾 2K2MnO4+2H2O2KMnO4+2KOH+H2↑

【解析】

廢舊鋅錳電池進行機械分離得到金屬和錳粉；“錳粉”的主要成分有MnO2、Zn(OH)2、MnOOH、碳粉，還含量有少量鐵鹽和亞鐵鹽，錳粉與濃鹽酸、加熱，其中MnO2、MnOOH、Zn（OH）2反應得到MnCl2、ZnCl2，濾渣A中主要含碳粉，濾液1中含MnCl2、ZnCl2、鐵鹽和亞鐵鹽，向濾液1中加入少量雙氧水，發生2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O，加入NaOH溶液調節溶液pH=8.0，根據表中數據，Fe3+、Zn2+完全沉淀而除去；過濾后向濾渣B中加入稀硫酸并調節溶液的pH=5，過濾得到的濾渣C是Fe(OH)3，濾液4的主要成分是硫酸鋅；向濾液2中加入足量NaOH和雙氧水發生Mn2++H2O2+2OH-=MnO2↓+2H2O，過濾烘干得到固體MnO2。

(1)根據表中各離子開始沉淀和完全沉淀的pH，加入NaOH溶液調節pH=8.0，目的是使Fe3＋、Zn2＋完全沉淀而除去；常溫下，Ksp[Zn(OH)2]=c2 (OH-)×c(Zn2+)，Kw=c(OH-)×c(H+) ，Zn2+完全沉淀的pH=8.0，c(OH-)==10-6mol/L，Ksp[Zn(OH)2]= (10-6) 2×10-5=10-17；

(2)濾液2中的Mn2+被雙氧水氧化生成MnO2的同時生成水，反應的離子方程式為Mn2++H2O2+2OH-=MnO2↓+2H2O；

(3)根據Fe3+、Zn2+開始沉淀和完全沉淀的pH，濾渣B中氫氧化鋅與稀硫酸在pH=5時反應生成硫酸鋅和水，化學方程式為Zn(OH)2+ H2SO4= ZnSO4+ 2H2O；

(4)濾液4為硫酸鋅，從硫酸鋅溶液中得到含有結晶水的ZnSO4，應將濾液4進行蒸發濃縮、冷卻、結晶、過濾、洗滌的方法制��；

(5)電解K2MnO4溶液時，陽極上MnO42-失電子發生氧化反應得到MnO4-、陰極上氫離子放電生成氫氣，總反應式為2K2MnO4+2H2O2KMnO4+2KOH+H2↑。