Question

廢舊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MnSO₄溶液的流程圖如下：

（1）該鋅錳干電池屬于

 

（填“酸性”或“堿性”）電池，其負極材料是

 

；
（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）=2.5×10^-13，Ksp（ZnS）=1.6×10^-24）

Answer 1

考點：物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用

專題：實驗設計題

分析：廢舊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，加水溶解、過濾、洗滌，濾液中含有NH₄Cl、ZnCl₂、FeCl₂，濾渣為
MnO₂和碳粉，加熱至恒重，碳轉化為二氧化碳氣體，再向黑色固體M中加稀硫酸和30%的過氧化氫溶液，過濾，濾液a為硫酸錳溶液，再加MnS除去溶液中少量的鋅離子，過濾得到硫酸錳溶液，然后得到碳酸錳，
（1）堿性鋅錳干電池中失電子的為負極；
（2）MnO₂和碳粉均不能溶于水，除去碳粉可以加熱；
（3）MnO₂與稀H₂SO₄、H₂O₂反應生成硫酸錳；
（4）根據沉淀的轉化分析．

解答： 解：廢舊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，加水溶解、過濾、洗滌，濾液中含有NH₄Cl、ZnCl₂、FeCl₂，濾渣為
MnO₂和碳粉，加熱至恒重，碳轉化為二氧化碳氣體，再向黑色固體M中加稀硫酸和30%的過氧化氫溶液，過濾，濾液a為硫酸錳溶液，再加MnS除去溶液中少量的鋅離子，過濾得到硫酸錳溶液，然后得到碳酸錳，
（1）鋅錳干電池內部的黑色物質含有MnO₂ 、NH₄Cl，應為酸性電池，因氯化銨在堿性條件下不能大量存在，可與堿反應，鋅錳干電池中失電子的為負極，則鋅為負極，故答案為：酸性；Zn；
（2）MnO₂和碳粉均不能溶于水，過濾得到的濾渣為MnO₂和碳粉，除去碳粉可以加熱，所以第Ⅱ步操作加熱的目的是除去碳粉；
故答案為：MnO₂和碳粉；除去碳粉；
（3）MnO₂與稀H₂SO₄、H₂O₂反應生成硫酸錳，其反應的方程式為：MnO₂+H₂SO₄+H₂O₂=MnSO₄+O₂↑+2H₂O，故答案為：MnO₂+H₂SO₄+H₂O₂=MnSO₄+O₂↑+2H₂O；
（4）已知：Ksp（MnS）=2.5×10^-13，Ksp（ZnS）=1.6×10^-24，MnS可以轉化為ZnS，所以除去Zn²⁺可以用MnS，其離子方程式為：Zn²⁺+MnS=ZnS+Mn²⁺；
故答案為：Zn²⁺+MnS=ZnS+Mn²⁺．

點評：本題考查了物質的分離提純實驗操作，為高頻考點，涉及原電池原理、物質的分離、沉淀的轉化、氧化還原反應等，題目難度中等，側重于考查學生的實驗能力和對基礎知識的應用能力．