Question

【题目】市售一次电池品种很多，碱性锌锰电池在日常生活中用量很大。回收废旧锌锰电池并进行重新处理，可以获得MnO2及其他副产品，其工艺流程如下：

已知：“锰粉”的主要成分有MnO2、Zn(OH)2、MnOOH、碳粉，还含有少量铁盐和亚铁盐。常温下，生成氢氧化物沉淀的pH如下表:

物质	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Zn(OH)2	Mn(OH)2 / Mn(OH)3
开始沉淀pH	2.7	7.6	5.7	8.3
完全沉淀pH（c≤1.0×10－5mol/L）	3.7	9.6	8.0	8.8

（1）加入NaOH溶液调节pH＝8.0，目的是___________________________________；计算常温下Zn(OH)2的溶度积常数Ksp[Zn(OH)2]＝____________________。

（2）滤液1中加入H2O2的作用是________________________________________。

（3）写出滤液2中的Mn2+变成MnO2的离子方程式_______________________________。

（4）写出滤渣B与稀硫酸在pH＝5时反应的化学方程式_____________________________。

（5）工艺中还可以将滤液4进行_____________、_____________、_____________、洗涤得到含结晶水的硫酸盐晶体。

（6）MnO2常用来制取KMnO4。在一定条件下将MnO2氧化为K2MnO4，然后用铁作阴极、铂作阳极电解K2MnO4溶液得到KMnO4。电解K2MnO4溶液阳极电极反应式为____________________。

Answer 1

【答案】（1）使Fe3+ 、Zn2+ 完全沉淀而除去 1.0×10－17（2）Fe2+全部氧化为Fe3+

（3） Mn2+＋H2O2＋2OH－＝MnO2↓＋2H2O （4） Zn(OH)2＋H2SO4＝ZnSO4＋2H2O

（5） 蒸发浓缩、冷却结晶、过滤 （6） 2MnO42--2e-＝2MnO4-

【解析】

试题分析：锰粉与盐酸反应后溶液中的金属离子有：Fe3+ 、Zn2+、 Mn2+ 、Fe2+，加入H2O2会将Fe2+氧化为 Fe3+，用NaOH溶液调节pH＝8.0，根据金属离子沉淀的pH，可知Fe3+ 、Zn2+完全沉淀，Mn2+没有沉淀，所以滤液2中主要的金属离子是Mn2+，滤渣B是Zn(OH)2， Fe(OH)3，加入硫酸，调节pH为5，Zn(OH)2会溶解，Fe(OH)3没有溶解，故滤液4是ZnSO4溶液，滤渣C是Fe(OH)3。

（1）加入NaOH溶液调节pH＝8.0，目的是使Fe3+ 、Zn2+ 完全沉淀而除去；Zn2+完全沉淀时pH为8.0，则c(OH－)＝10-6mol/L，c(Zn2+)＝1.0×10－5mol/L，故Ksp[Zn(OH)2]＝c(Zn2+)×c2(OH－)＝1.0×10－5×10-12＝1.0×10－17。

（2）滤液1中含有亚铁离子，需要转化为铁离子沉淀除去，则加入H2O2的作用是Fe2+全部氧化为Fe3+。

（3）滤液2中Mn的化合价升高，那么H2O2作氧化剂，Mn2+做还原剂，发生氧化还原反应，则Mn2+变成MnO2的离子方程式为Mn2+＋H2O2＋2OH－＝MnO2↓＋2H2O。

（4）根据分析滤渣B与稀硫酸在pH＝5时Zn(OH)2会溶解，Fe(OH)3没有溶解，反应的化学方程式为：Zn(OH)2＋H2SO4＝ZnSO4＋2H2O。

（5）从溶液中得到晶体要经过：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤得到含结晶水的硫酸盐晶体。

（6）电解K2MnO4溶液得到KMnO4。MnO42-在阳极放电生成MnO4—，阴极是H+放电生成H2，因此电解K2MnO4溶液阳极电极反应式为2MnO42--2e-＝2MnO4-。