Question

【题目】回收的废旧锌锰干电池经过处理后可得到锰粉(含MnO2、Mn(OH)2、Fe和炭粉等)，由锰粉为主要原料制备高性能磁性材料碳酸锰(MnCO3)的工艺流程如下：

已知：①2H2SO4 + MnO2 + 2FeSO4 ＝ MnSO4 + Fe2(SO4)3 + 2H2O

②部分氢氧化物的Ksp(近似值)如下表(25 ℃)

物质	Mn(OH)2	Fe(OH)2	Fe(OH)3
Ksp	10－13	10－17	10－38

根据上图流程及有关数据回答下列问题。

（1）锰粉酸溶时，过量FeSO4所起的作用为______________________。

（2）往滤液1中先加入H2O2的目的是氧化Fe2+，该反应的离子方程式为________________，后加入氨水的目的是调节pH除去杂质离子，使滤液中的杂质离子沉淀完全(残留在溶液中的离子浓度≤ l0－5 mol·L－1)，常温下测得溶液中c(Mn2＋)＝0.1 mol·L－1，则需调节溶液的pH范围为_______________。

（3）沉锰工序中，加入氨水的目的是（从化学平衡移动的角度解释）___________，沉锰工序中判断沉淀已经洗涤干净的实验操作是________________________________。

（4）沉锰后废液中的主要成份为_____________________________。

Answer 1

【答案】把二氧化锰完全转化成二价锰离子 2Fe2++H202+2H+= 2Fe3++2H2O 38 促进HCO3-离子的电离，提供出CO32-来沉锰 取最后一次洗涤液少许于试管中，向其中滴加稀盐酸酸化，再滴加氯化钡溶液，观察是否有白色沉淀生成，若不产生白色沉淀表明沉淀已经洗净 硫酸铵和氨水

【解析】

（1）根据提供的方程式可以看出FeSO4作用为把二氧化锰完全转化成二价锰离子；

（2）氧化还原反应方程式书写注意考虑溶液的酸碱性；pH计算要两步，不能让Mn2+

沉淀而且要让三价铁完全沉淀；

（3）碱性来促进HCO3-离子的电离，提供出CO32-来沉锰，溶液中主要有硫酸根离子，可根据其离子的沉淀法来考虑是否涤干净；

（4）根据守恒不难发现其成分主要为硫酸铵和过量氨水。

（1）根据提供的方程式可以看出FeSO4作用为把二氧化锰完全转化成二价锰离子，故答案为：把二氧化锰完全转化成二价锰离子；

（2）往滤液1中先加入H2O2将Fe2+氧化成Fe3+，该反应的离子方程式为： 2Fe2++H202+2H+= 2Fe3++2H2O；后加入氨水调节pH使Fe3+转化为Fe（OH）3沉淀而除去，根据Ksp[Fe(OH)3]=10-38，Fe3+完全沉淀时得：c(OH-)==10-11mol/L，c（H+）=1×10-3mol/L，Fe3+沉淀完全时溶液的pH=3；不能让Mn2+沉淀，则根据Mn(OH)2的溶度积常数得：Ksp[Mn(OH)2]=c(Mn2+) c2(OH-)=0.1 mol·L－1×c2(OH-)=10-13，c(OH-)==10-6mol/L，c（H+）=1×10-8mol/L，Mn2+开始沉淀时溶液的pH=8，所以需调节溶液的pH范围为38，

故答案为：2Fe2++H202+2H+= 2Fe3++2H2O；38；

（3）根据流程图，沉锰工序中，加入碳酸氢铵和氨水生成碳酸锰，所以加氨水的目促进HCO3- 离子的电离，提供出CO32-来沉锰；溶液中含有硫酸根，所以可以根据是否存在硫酸根离子来判断沉淀是否洗涤干净，实验操作为：取最后一次洗涤液少许于试管中，向其中滴加稀盐酸酸化，再滴加氯化钡溶液，观察是否有白色沉淀生成，若不产生白色沉淀表明沉淀已经洗净；

故答案为：促进HCO3-离子的电离，提供出CO32-来沉锰；取最后一次洗涤液少许于试管中，向其中滴加稀盐酸酸化，再滴加氯化钡溶液，观察是否有白色沉淀生成，若不产生白色沉淀表明沉淀已经洗净；

（4）根据流程图知，刚开始加入了硫酸溶液和FeSO4，后来加入过量氨水，结合各阶段的反应，所以废液中的主要成份为硫酸铵和氨水，

故答案为：硫酸铵和氨水。