Question

【題目】某課題組用廢舊鐵殼無汞堿性鋅錳電池為原料，制備一種新型材料，其工藝流程如圖所示：

（1）堿性鋅錳電池的工作原理：________________________________________（配平方程式），其中的電解質(zhì)溶液是溶液。濾液中主要溶質(zhì)的電子式為______。

（2）已知中錳元素的化合價與實驗室用二氧化錳制取氯氣時還原產(chǎn)物中錳元素的化合價相同，則鐵元素的化合價為________。

（3）“溶渣”工序中稀硫酸與鐵反應(yīng)生成的硫酸亞鐵可將價錳的化合物全部還原成，寫出該反應(yīng)的離子方程式________。

（4）“調(diào)鐵”工序的目的是調(diào)整濾液中鐵離子的總濃度，使其中金屬元素的物質(zhì)的量之比與產(chǎn)品的化學(xué)式相符合。

①寫出“調(diào)鐵”工序中可能發(fā)生反應(yīng)的離子方程式________，________。

②若“測定濾液成分”結(jié)果為，，濾液體積為，“調(diào)鐵”工序中，需加入的鐵粉質(zhì)量為________（忽略溶液體積變化，用含、的代數(shù)式表示）。

（5）在“氧化”工序中，加入雙氧水的目的是把氧化為；生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)實際消耗雙氧水的量大于理論值，其可能原因除溫度外，主要是________。

（6）從濾液中還可分離出一種氮肥，該氮肥的溶液中的離子濃度由小到大的順序為________。

Answer 1

【答案】Zn 2 2 Zn（OH）2 生成的催化了的分解

【解析】

廢舊電池加入水浸取過濾得到濾液A和濾渣，根據(jù)電池的工作原理可知，濾液A的主要成分為氫氧化鉀；濾渣加入過量稀硫酸熔渣后加入鐵，稀硫酸與鐵反應(yīng)生成的硫酸亞鐵可將+3價錳的化合物全部還原成Mn2+，過濾得到濾渣B和濾液，測定濾液成分，“調(diào)鐵”工序的目的是調(diào)整溶液中鐵離子的總濃度，使其中金屬元素的物質(zhì)的量之比與產(chǎn)品的化學(xué)式MnxZn(1-x)Fe2O4相符合，加入過氧化氫氧化亞鐵離子生成鐵離子，用氨水“調(diào)pH”后，經(jīng)“結(jié)晶”“過濾”可得到產(chǎn)品MnxZn(1-x)Fe2O4和濾液C。

(1)堿性鋅錳電池以鋅為負(fù)極，二氧化錳為正極，氫氧化鉀溶液為電解液的原電池，反應(yīng)生成MnO(OH)和Zn（OH）2，總反應(yīng)式為Zn+2MnO2+2H2O= Zn（OH）2+2 MnO(OH)；與濾液A中溶質(zhì)是KOH，含有離子鍵和共價鍵，電子式為。

(2)已知MnxZn(1-x)Fe2O4中錳元素的化合價與實驗室用二氧化錳制取氯氣時的還原產(chǎn)物中的錳的化合價相同，故Mn為+2價，鋅+2價、氧元素-2價，則根據(jù)化合價代數(shù)和為0可知鐵元素的化合價為+3。

(3)“溶渣”工序中稀硫酸與鐵反應(yīng)生成的硫酸亞鐵可將+3價錳的化合物全部還原成Mn2+，根據(jù)元素守恒和得失電子守恒，該反應(yīng)的離子方程式為MnO(OH)+Fe2++3H+=Mn2++Fe3++

2H2O。

(4)①濾液中含有鐵離子和氫離子，“調(diào)鐵"工序中加入鐵粉發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Fe+2Fe3+=3Fe2+、Fe+2H+=Fe2++H2↑。

②n（Mn2+）+n（Zn2+）=amolL-1×1000L=1000amol，已有鐵元素bmol/L×1000L=1000bmol，由電荷守恒可知MnxZn(1-x)Fe204中含Fe2O42-為1000amol，其中鐵元素的物質(zhì)的量為1000amol×2=2000amol，還需加入鐵的物質(zhì)的量為2000amol-1000bmol，質(zhì)量為（2000amol-1000bmol）mol×56g/mol=（112a-56b）kg。

(5)在“氧化"工序中，加入雙氧水的目的是把Fe2+氧化為Fe3+，生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)實際消耗雙氧水的量大于理論值，其可能原因除溫度外，主要是生成的Fe3+催化了雙氧水的分解。

(6)用氨水“調(diào)pH”后，經(jīng)“結(jié)晶”“過濾”可得到產(chǎn)品和濾液C，從濾液C中還可分離出一種氮肥為硫酸銨，銨根離子水解溶液顯酸性，離子濃度為c(OH-)＜c(H+)＜c(SO42-)＜c(NH4+)。