题目内容
废旧物的回收利用既有利于节约资源，又有利于保护环境．某研究小组同学以废旧锌锰干电池为原料，将废旧电池含锌部分转化成ZnSO4?7H2O，含锰部分转化成纯度较高的MnO2，将NH4Cl溶液应用于化肥生产中，实验流程如下：
（1）操作②中所用的加热仪器应选
（2）将溶液A处理的第一步是加入氨水调节pH为9，使其中的Fe3+和Zn2+ 沉淀，请写出氨水和Fe3+反应的离子方程式：
（3）操作⑤是为了除去溶液中的Zn2+．已知25℃时，一些数据见下表：
由上表数据分析应调节溶液pH最好为
a.9 b.10 c.11
（4）MnO2精处理的主要步骤：
步骤1：用3%H2O2和6.0mol?L-1的H2SO4的混合液将粗MnO2溶解，加热除去过量H2O2，得MnSO4溶液（含少量Fe3+ ）．反应生成MnSO4的离子方程式为
步骤2：冷却至室温，滴加10%氨水调节pH为6，使Fe 3+ 沉淀完全，再加活性炭搅拌，抽滤．加活性炭的作用是
步骤3：向滤液中滴加0.5mol?L-1的Na2CO3溶液，调节pH至7，滤出沉淀、洗涤、干燥，并在空气中灼烧至黑褐色，生成MnO2．灼烧过程中反应的化学方程式为
（5）查文献可知，粗MnO2的溶解还可以用盐酸或者硝酸浸泡，然后制取MnCO3固体．
①在盐酸和硝酸溶液的浓度均为5mol?L-1、体积相等和最佳浸泡时间下，浸泡温度对MnCO3产率的影响如图1，由图看出两种酸的最佳浸泡温度都在
②在最佳温度、最佳浸泡时间和体积相等下，酸的浓度对MnCO3产率的影响如图2，由图看出硝酸的最佳浓度应选择
（1）操作②中所用的加热仪器应选
坩埚
坩埚
（填“蒸发皿”或“坩埚”）．（2）将溶液A处理的第一步是加入氨水调节pH为9，使其中的Fe3+和Zn2+ 沉淀，请写出氨水和Fe3+反应的离子方程式：
Fe3++3NH3?H2O=Fe（OH）3↓+3NH4+
Fe3++3NH3?H2O=Fe（OH）3↓+3NH4+
．（3）操作⑤是为了除去溶液中的Zn2+．已知25℃时，一些数据见下表：
| NH3?H2O的Kb | Zn 2+完全沉淀的pH | Zn（OH）2溶于碱的pH |
| 1.8×10-5 | 8.9 | ＞11 |
a
a
（填字母）．a.9 b.10 c.11
（4）MnO2精处理的主要步骤：
步骤1：用3%H2O2和6.0mol?L-1的H2SO4的混合液将粗MnO2溶解，加热除去过量H2O2，得MnSO4溶液（含少量Fe3+ ）．反应生成MnSO4的离子方程式为
MnO2+H2O2+2H+=Mn2++2H2O+O2↑
MnO2+H2O2+2H+=Mn2++2H2O+O2↑
．步骤2：冷却至室温，滴加10%氨水调节pH为6，使Fe 3+ 沉淀完全，再加活性炭搅拌，抽滤．加活性炭的作用是
吸附聚沉，有利于氢氧化铁形成较大沉淀颗粒
吸附聚沉，有利于氢氧化铁形成较大沉淀颗粒
．步骤3：向滤液中滴加0.5mol?L-1的Na2CO3溶液，调节pH至7，滤出沉淀、洗涤、干燥，并在空气中灼烧至黑褐色，生成MnO2．灼烧过程中反应的化学方程式为
2MnCO3+O2
2MnO2+2CO2
| ||
2MnCO3+O2
2MnO2+2CO2
．
| ||
（5）查文献可知，粗MnO2的溶解还可以用盐酸或者硝酸浸泡，然后制取MnCO3固体．
①在盐酸和硝酸溶液的浓度均为5mol?L-1、体积相等和最佳浸泡时间下，浸泡温度对MnCO3产率的影响如图1，由图看出两种酸的最佳浸泡温度都在
60
60
℃左右．②在最佳温度、最佳浸泡时间和体积相等下，酸的浓度对MnCO3产率的影响如图2，由图看出硝酸的最佳浓度应选择
6
6
mol?L-1左右．分析：（1）根据物质的熔融需要较高的温度来回答；
（2）三价铁离子和氨水反应的实质是和氨水电离出的氢氧根离子之间的反应；
（3）根据表中的数据结合实际来回答；
（4）二氧化锰具有氧化性，能将双氧水氧化；活性碳的作用：吸附性，碳酸锰在氧气存在下，受热反应生成二氧化锰；
（5）根据碳酸锰的最高产率来确定浸泡的温度；酸锰的最高产率时的浓度即为最佳浓度．
（2）三价铁离子和氨水反应的实质是和氨水电离出的氢氧根离子之间的反应；
（3）根据表中的数据结合实际来回答；
（4）二氧化锰具有氧化性，能将双氧水氧化；活性碳的作用：吸附性，碳酸锰在氧气存在下，受热反应生成二氧化锰；
（5）根据碳酸锰的最高产率来确定浸泡的温度；酸锰的最高产率时的浓度即为最佳浓度．
解答：解：（1）物质的熔融需要较高的温度，操作②中所用的加热仪器应选坩埚，故答案为：坩埚；
（2）三价铁离子和氨水反应的离子方程式为：Fe3++3NH3?H2O=Fe（OH）3↓+3NH4+，故答案为：Fe3++3NH3?H2O=Fe（OH）3↓+3NH4+；
（3）由上表数据知道Zn2+完全沉淀的pH为8.9，所以应调节溶液pH最好为9，除去溶液中的Zn2+，故答案为：9；
（4）将MnO2溶解，加热除去过量H2O2，得MnSO4溶液的离子方程式为：MnO2+H2O2+2H+=Mn2++2H2O+O2↑，pH为6，使Fe3+沉淀完全，再加活性炭搅拌，加活性炭的作用是吸附聚沉，有利于氢氧化铁形成较大沉淀颗粒，碳酸锰在氧气存在下，受热反应生成二氧化锰，即2MnCO3+O2
2MnO2+2CO2，
故答案为：MnO2+H2O2+2H+=Mn2++2H2O+O2↑；吸附聚沉，有利于氢氧化铁形成较大沉淀颗粒；2MnCO3+O2
2MnO2+2CO2；
（5）①根据图示内容，碳酸锰的最高产率为65%左右，可以确定浸泡的温度的温度是60℃左右，故答案为：60；
②碳酸锰的产率最高时，盐酸和硝酸的最佳浓度是6mol/L左右，故答案为：6．
（2）三价铁离子和氨水反应的离子方程式为：Fe3++3NH3?H2O=Fe（OH）3↓+3NH4+，故答案为：Fe3++3NH3?H2O=Fe（OH）3↓+3NH4+；
（3）由上表数据知道Zn2+完全沉淀的pH为8.9，所以应调节溶液pH最好为9，除去溶液中的Zn2+，故答案为：9；
（4）将MnO2溶解，加热除去过量H2O2，得MnSO4溶液的离子方程式为：MnO2+H2O2+2H+=Mn2++2H2O+O2↑，pH为6，使Fe3+沉淀完全，再加活性炭搅拌，加活性炭的作用是吸附聚沉，有利于氢氧化铁形成较大沉淀颗粒，碳酸锰在氧气存在下，受热反应生成二氧化锰，即2MnCO3+O2
| ||
故答案为：MnO2+H2O2+2H+=Mn2++2H2O+O2↑；吸附聚沉，有利于氢氧化铁形成较大沉淀颗粒；2MnCO3+O2
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（5）①根据图示内容，碳酸锰的最高产率为65%左右，可以确定浸泡的温度的温度是60℃左右，故答案为：60；
②碳酸锰的产率最高时，盐酸和硝酸的最佳浓度是6mol/L左右，故答案为：6．
点评：本题是一道关于物质的分离提纯的实验方案设计题目，考查学生分析和解决问题的能力，难度大．
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