题目内容

二氧化锰是制造锌锰干电池的基本原料，普通锌锰干电池的电池反应式为：
2MnO2+Zn+2H2O=2MnOOH+Zn（OH）2．工业上以软锰矿为原料，利用硫酸亚铁制备高纯度二氧化锰的流程如下（软锰矿中所有金属元素在酸性条件下均以阳离子形式存在）：

某软锰矿的主要成分为MnO2，还含Si（16.27%）、Fe（5.86%）、Al（3.24%）、Zn（2.68%）和Cu（0.86%）等元素的化合物．部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的pH及部分硫化物的Ksp（均为25℃时）见下表，回答下列问题：
沉淀物 Al（OH）3 Fe（OH）3 Fe（OH）2 Mn（OH）2 Cu（OH）2 Zn（OH）2
pH 5.2 3.2 9.7 10.4 6.7 8.0
沉淀物 CuS ZnS MnS FeS
Ksp 8.5×10-45 1.2×10-23 1.4×10-15 3.7×10-14
（1）硫酸亚铁在酸性条件下将MnO2还原为MnSO4，酸浸时发生的主要化学方程式为：
2FeSO4+MnO2+2H2SO4=MnSO4+Fe2（SO4）3+2H2O
2FeSO4+MnO2+2H2SO4=MnSO4+Fe2（SO4）3+2H2O
．
（2）滤渣A的主要成分为
Fe（OH）3和Al（OH）3
Fe（OH）3和Al（OH）3
．
（3）加入MnS的目的是除去
Cu2+、Zn2+
Cu2+、Zn2+
杂质．
（4）碱性锌锰电池中，MnO2参与的电极反应式为
MnO2+H2O+e-=MnOOH+OH-
MnO2+H2O+e-=MnOOH+OH-
．
（5）从废旧碱性锌锰电池中可回收利用的物质有
锌、二氧化锰
锌、二氧化锰
（写两种）
分析：（1）根据FeSO4在反应条件下将MnO2还原为MnSO4，则Fe2+被氧化为Fe3+，故酸浸时生成硫酸锰、硫酸铁，根据元素守恒还有水生成．
（2）由题目信息可知，酸浸后的过滤液中含有Mn2+、Fe3+、Al3+、Cu2+、Zn2+、Fe2+，结合题中阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH进行判断．
（3）根据工艺流程及硫化物的Ksp判断．
（4）由碱性锌锰干电池的电池反应式可知，Zn作负极，MnO2得电子作正极，生成MnOOH，由电荷守恒可知还生成OH-，由元素守恒可知，还有水参与反应．
（5）从碱性锌锰干电池的原料判断．
解答：解：（1）根据FeSO4在反应条件下将MnO2还原为MnSO4，Fe2+被氧化为Fe3+，故酸浸时生成硫酸锰、硫酸铁，根据元素守恒还有水生成，反应方程式为2FeSO4+MnO2+2H2SO4=MnSO4+Fe2（SO4）3+2H2O．
故答案为：2FeSO4+MnO2+2H2SO4=MnSO4+Fe2（SO4）3+2H2O．
（2）酸浸后的过滤液中含有Mn2+、Fe3+、Al3+、Cu2+、Zn2+、Fe2+，加氨水调pH至5.4，结合题中阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH可知，Fe3+、Al3+完全转化为Fe（OH）3和Al（OH）3沉淀，其它离子不沉淀，故滤渣A的主要成分为
Fe（OH）3和Al（OH）3．
故答案为：Fe（OH）3和Al（OH）3．
（3）根据题中硫化物的Ksp可知，加入MnS是为了生成溶解度更小的CuS、ZnS而除去Cu2+、Zn2+．
故答案为：Cu2+、Zn2+．
（4）碱性锌锰干电池中Zn作负极，则MnO2作正极得电子，其电极反应式应为MnO2+H2O+e-=MnOOH+OH-．
故答案为：MnO2+H2O+e-=MnOOH+OH-．
（5）从碱性锌锰干电池的原料可知，其废旧电池可回收利用的物质为锌和MnO2．
故答案为：锌、二氧化锰．
点评：考查学生对元素及其化合物的主要性质的掌握、书写电极反应方程式、阅读题目获取新信息能力、对工艺流程的理解等，难度中等，需要学生具备扎实的基础与综合运用知识、信息分析解决问题能力．
练习册系列答案
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（2011?佛山二模）二氧化锰是制造锌锰干电池的基本材料．工业上以软锰矿为原料，利用硫酸亚铁制备高纯二氧化锰的流程如下：
某软锰矿的主要成分为MnO2，还含有Si（16.27%）、Fe（5.86%）、Al（3.42%）、Zn（2.68%）和Cu（0.86%）等元素的化合物．部分阳离子以氢氧化物或硫化物的形式完全沉淀时溶液的pH见下表．
沉淀物 Al（OH）3 Fe（OH）3 Fe（OH）2 Pb（OH）2 Mn（OH）2 PbS CuS ZnS MnS FeS
pH 5.2 3.2 9.7 8.7 10.4 ≥0.1 ≥-0.42 ≥2.5 ≥7 ≥7
回答下列问题：
（1）硫酸亚铁在酸性条件下将MnO2还原为MnSO4，酸浸时发生的主要反应的化学方程式为
MnO2+2FeSO4+2H2SO4=MnSO4+Fe2（SO4）3+2H2O
MnO2+2FeSO4+2H2SO4=MnSO4+Fe2（SO4）3+2H2O
．
（2）滤渣B的主要成分是
Fe（OH）3 Al（OH）3
Fe（OH）3 Al（OH）3
．
（3）加入MnS的目的是除去
Cu2+ Zn2+
Cu2+ Zn2+
杂质．
（4）碱性锌锰电池中，MnO2参与的电极反应方程式为
MnO2+H2O+e-=MnOOH+OH-
MnO2+H2O+e-=MnOOH+OH-
．
24.二氧化锰是制造锌锰干电池的基本材料。工业上以软锰矿为原料，利用硫酸亚铁制备高纯二氧化锰的流程如下：

某软锰矿的主要成分为MnO2，还含有Si(16.27%)、Fe(5.86%)、Al(3.42%)、Zn(2.68%)和Cu（0.86%）等元素的化合物。部分阳离子以氢氧化物或硫化物的形式完全沉淀时溶液的pH见下表，回答下列问题：

沉淀物

Al(OH)3

Fe(OH)3

Fe(OH)2

Mn(OH)2

Cu(OH)2

Zn(OH)2

CuS

ZnS

MnS

FeS

pH

5.2

3.2

9.7

10.4

6.7

8.0

≥–0.42

≥2.5

≥7

≥7

（1）硫酸亚铁在酸性条件下将MnO2还原为MnSO4，酸浸时发生的主要反应的化学方程式为                                                          。

（2）滤渣A的主要成分是                         。

（3）加入MnS的目的是除去                     杂质。

（4）碱性锌锰电池中，MnO2参与的电极反应方程式为                         。

（5）从废旧碱性锌锰电池中可以回收利用的物质有                  （写两种）。

二氧化锰是制造锌锰干电池的基本原料，普通锌锰干电池的电池反应式为：

2MnO2+Zn+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2。工业上以软锰矿为原料，利用硫酸亚铁制备高纯度二氧化锰的流程如下（软锰矿中所有金属元素在酸性条件下均以阳离子形式存在）：

某软锰矿的主要成分为MnO2，还含Si（16.27%）、Fe（5.86%）、Al（3.24%）、Zn（2.68%）和Cu（0.86%）等元素的化合物。部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的pH及部分硫化物的Ksp（均为25℃时）见下表，回答下列问题：

沉淀物

Al(OH)3

Fe(OH)3

Fe(OH)2

Mn(OH)2

Cu(OH)2

Zn(OH)2

pH

5.2

3.2

9.7

10.4

6.7

8.0

沉淀物

CuS

ZnS

MnS

FeS

 

 

Ksp

8.5×10－45

1.2×10－23

1.4×10－15

3.7×10－14

 

 

（1）硫酸亚铁在酸性条件下将MnO2还原为MnSO4，酸浸时发生的主要化学方程式为：

                       。

（2）滤渣A的主要成分为                    。

（3）加入MnS的目的是除去           杂质。

（4）碱性锌锰电池中，MnO2参与的电极反应式为               。

（5）从废旧碱性锌锰电池中可回收利用的物质有            （写两种）。

 

（7分）二氧化锰是制造锌锰干电池的基本材料．工业上以软锰矿为原料，利用硫酸亚铁制备高纯二氧化锰的流程如下：

某软锰矿的主要成分为MnO2，还含Si（16．27%）、Fe（5．86%）、Al（3．42%）、Zn（2．68%）和Cu（0．86%）等元素的化合物．部分阳离子以氢氧化物或硫化物的形式完全沉淀时溶液的pH见下表，回答下列问题：

沉淀物
pH
Al（OH）3
5．2
Fe（OH）3
3．2
Fe（OH）2
9．7
Mn（OH）2
10．4
Cu（OH）2
6．7
Zn（OH）2
8．0
CuS
≥－0．42
ZnS
≥2．5
MnS
≥7
FeS
≥7
（1）硫酸亚铁在酸性条件下将MnO2还原为MnSO4，酸浸时发生的主要反应的化学方程式为______________________________．
（2）滤渣A的主要成分为________．
（3）加入MnS的目的是除去________杂质．
（4）碱性锌锰干电池中，MnO2参与的电极反应方程式为__________________________．
（5）从废旧碱性锌锰干电池中可以回收利用的物质有________（写出两种）．

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