Question

【題目】錳鋅鐵氧體是應(yīng)用廣泛的高性能磁性材料。現(xiàn)以akg廢舊堿性鋅錳電池為原料（含錳元素的物質(zhì)：MnO2占b%，MnOOH占c%）制備錳鋅鐵氧體，主要流程如下：

（1）酸浸廢電池時，被溶解生成Zn2+的物質(zhì)有______，SO2的作用是_____（填字母編號）。

A．漂白劑

B．沉淀劑

C．氧化劑

D．還原劑

（2）除汞是以氮氣為載體吹入濾液帶出汞蒸汽，經(jīng)KMnO4溶液吸收而實現(xiàn)的。如圖是KMnO4溶液處于不同pH時對應(yīng)的單位時間Hg去除率變化圖，圖中物質(zhì)為Hg與MnO4-在該pH范圍反應(yīng)的主要產(chǎn)物。

①pH＜6時反應(yīng)的離子方程式為___________。

②汞的去除速率隨pH變化的規(guī)律是_________。

（3）鋅錳干電池中MnO2可以用碳酸錳在空氣中煅燒制得。

已知25℃，101 kPa時：2MnO(s)＋O2(g)=2MnO2(s) H＝-272.0 kJ/mol

MnCO3(s)=MnO(s)＋CO2(g) H＝+116.6 kJ/mol

碳酸錳在空氣中煅燒反應(yīng)生成MnO2的熱化學(xué)方程式是_______________。

（4）x＝0.2的錳鋅鐵氧體具有較高的飽和磁場強度，該錳鋅鐵氧體的組成用氧化物形式（最簡整數(shù)比）表示為____________。若制得這種錳鋅鐵氧體的質(zhì)量為100 kg，在制取過程中不考慮損耗，需補充硫酸錳晶體（MnSO4·H2O）_________kg。（只列出計算式）

Answer 1

【答案】Zn、Zn(OH)2 D 2MnO4-＋5Hg＋16H+=2Mn2+＋5Hg2+＋8H2O 隨pH增大，汞的去除速率先減小后增大 2MnCO3(s)＋O2(g)=2MnO2(s)＋2CO2(g) H＝-38.8 kJ/mol MnO·4ZnO·5Fe2O3 169×(－－)

【解析】

廢舊堿性鋅錳電池中含有Zn、Zn(OH)2、碳粉以及MnO2和MnOOH等，加入稀硫酸、通入二氧化硫，Zn、Zn(OH)2和硫酸反應(yīng)生成Zn2+，MnO2和MnOOH在酸性條件下被二氧化硫還原為Mn2+，過濾除去碳粉，濾液中加入鐵粉、MnSO4·H2O，煮沸1h，再加氨水調(diào)節(jié)PH至7~10.5，純化燒結(jié)得到錳鋅鐵氧體。

（1）鋅錳電池中含有鋅的物質(zhì)有Zn、Zn(OH)2，可以與酸反應(yīng)生成鋅離子；SO2在此作了還原劑。

（2）①據(jù)圖得pH＜6時主要以Mn2+和Hg2+存在，故反應(yīng)：2MnO4-＋5Hg＋16H+=2Mn2+＋5Hg2+＋8H2O；②據(jù)圖像得隨pH增大，汞的去除速率先減小后增大。

（3）已知25℃，101 kPa時：①2MnO(s)＋O2(g)=2MnO2(s) H1＝-272.0 kJ/mol②MnCO3(s)=MnO(s)＋CO2(g) H2＝+116.6 kJ/mol碳酸錳在空氣中煅燒反應(yīng)生成MnO2的化學(xué)方程式是2MnCO3(s)＋O2(g)=2MnO2(s)＋2CO2(g) H3，據(jù)蓋斯定律H3=H1+2H2＝-38.8 kJ/mol。

（4）x＝0.2時，錳鋅鐵氧體的化學(xué)式為Mn0.2Zn0.8Fe2O4，化為整數(shù)關(guān)系為Mn1Zn4Fe10O20，寫成氧化物形式：MnO·4ZnO·5Fe2O3；據(jù)題意aKg電池中Mn的物質(zhì)的量=+，100 kg錳鋅鐵氧體中Mn的物質(zhì)的量為100/1195=, 需補充硫酸錳晶體（MnSO4·H2O）物質(zhì)的量=-（+），質(zhì)量=169×(－－) kg。