Question

【題目】鋅錳干電池是最早的實(shí)用電池�，F(xiàn)用下列工藝回收正極材料中的金屬（部分條件未給出）。

（1）堿性鋅錳電池反應(yīng)為：Zn+2MnO2+2H2O＝Zn(OH)2+2MnO(OH)，電解質(zhì)是KOH， MnO（OH）中Mn的化合價(jià)為：_____,正極反應(yīng)式為:__________。

（2）黑粉的主要成份為 MnO2和石墨，寫(xiě)出反應(yīng)①的化學(xué)方程式：________

（3）MnO2的轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如下表：

溫度/℃	20	40	60	80	100
轉(zhuǎn)化率/℃	86.0	90.0	91.3	92.0	92.1

生產(chǎn)中常選反應(yīng)溫度為80℃，其理由是：___________。

（4）“沉錳”過(guò)程中生成堿式碳酸錳[MnCO36Mn(OH)25H2O]，寫(xiě)出其離子反應(yīng)方程式：_______。濾液③中可回收的物質(zhì)為：________（填化學(xué)式）。

（5）用硫酸酸化的漿液可吸收工業(yè)廢氣中的生成，已知漿液中含量為，工業(yè)廢氣中含量為， 的吸收率可達(dá)90%，則處理1000工業(yè)尾氣，可得到的質(zhì)量為____kg(用含字母的代數(shù)式表示)。

Answer 1

【答案】+3價(jià) MnO2+H2O+e-=MnO(OH)+OH- MnO2+2FeSO4+2H2SO4=MnSO4+Fe2(SO4)3+2H2O 由表格中的數(shù)據(jù)可知，MnO2的轉(zhuǎn)化率隨溫度的升高而升高，80℃時(shí)MnO2的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)較高，更高的溫度會(huì)增加能耗，增大生產(chǎn)成本，得不償失 Mn2++7CO32-+11H2O=MnCO3·6Mn(OH)2·5H2O↓+6CO2↑ Na2SO4 或

【解析】

廢舊鋅錳干電池經(jīng)過(guò)預(yù)處理得到黑粉，黑粉主要成分為二氧化錳與石墨，則反應(yīng)①是MnO2、FeSO4和H2SO4發(fā)生的氧化還原反應(yīng)生成硫酸鐵與硫酸錳，并將不溶物二氧化錳與石墨過(guò)濾，得到的濾液經(jīng)碳酸鈉調(diào)節(jié)pH=4.5，使鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀而除去，得到的濾液主要成分為硫酸錳， “沉錳”過(guò)程中碳酸根離子與溶液中錳離子反應(yīng)，得到堿式碳酸錳沉淀[MnCO36Mn(OH)25H2O]沉淀與硫酸鈉，過(guò)濾后所得的濾液③溶質(zhì)為硫酸鈉，濾渣③再經(jīng)硫酸酸化得到硫酸錳溶液，最終蒸發(fā)濃縮，過(guò)濾干燥得到MnSO4H2O，據(jù)此分析作答。

（1）堿性鋅錳電池反應(yīng)為：Zn+2MnO2+2H2O＝Zn(OH)2+2MnO(OH)，電解質(zhì)是KOH，活潑金屬Zn為該電池的負(fù)極材料，MnO（OH）中氧為-2價(jià)，氫為+1價(jià)，則Mn的化合價(jià)為：+3價(jià)；正極MnO2得到電子產(chǎn)生MnO(OH)，電極反應(yīng)式為：MnO2+H2O+e-=MnO(OH)+OH-；

（2）黑粉的主要成份為 MnO2和石墨，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為：MnO2+2FeSO4+2H2SO4=MnSO4+Fe2(SO4)3+2H2O；

（3）由表格中的數(shù)據(jù)可知，MnO2的轉(zhuǎn)化率隨溫度的升高而升高，80℃時(shí)MnO2的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)較高，更高的溫度會(huì)增加能耗，增大生產(chǎn)成本，得不償失，故生產(chǎn)中常選反應(yīng)溫度為80℃，故答案為：由表格中的數(shù)據(jù)可知，MnO2 的轉(zhuǎn)化率隨溫度的升高而升高，80℃時(shí)MnO2的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)較高，更高的溫度會(huì)增加能耗，增大生產(chǎn)成本，得不償失；

（6）“沉錳”過(guò)程中碳酸鈉與硫酸錳反應(yīng)生成堿式碳酸錳，碳酸鈉水解生成氫氧化鈉、生成氫氧化錳沉淀后促進(jìn)水解放出二氧化碳，反應(yīng)的離子方程式為，根據(jù)該反應(yīng)方程式可知，濾液③中可回收的物質(zhì)為：Na2SO4，故答案為： ；Na2SO4；

（7）用硫酸酸化的MnO2漿液可吸收工業(yè)廢氣中的SO2生成MnSO4·H2O，反應(yīng)的方程式為MnO2+SO2+H2O=MnSO4·H2O。1000工業(yè)尾氣中含有的SO2的物質(zhì)的量為=mol，則生成的MnSO4·H2O的物質(zhì)的量為mol×90%=mol，質(zhì)量為mol×169g/mol=g= 或kg。