题目内容
【题目】我国是干电池的生产和消费大国。某科研团队设计了以下流程对废旧碱性锌锰干电池的资源进行回收：
已知：
①Ksp(MnS)=2.5×10－13，Ksp(ZnS)=1.6×10－24
②Mn(OH)2开始沉淀时pH为8.3，完全沉淀的pH为9.8
③ 0.1 mol/L NaHCO3溶液的pH约为8；0.1 mol/L Na2CO3溶液的pH约为11。
(1)碱性锌锰干电池是以锌粉为负极，二氧化锰为正极，氢氧化钾溶液为电解质。电池总反应为：2MnO2+Zn+2KOH= 2MnOOH+K2ZnO2，请写出电池的正极反应式________________________________；
(2)为了提高碳包的浸出效率，可以采取的措施有______________________________；(写一条即可)
(3)向滤液1中加入MnS的目的是__________________________________________；
(4)已知MnSO4的溶解度曲线如图所示，从滤液2中析出MnSO4·H2O晶体的操作是蒸发结晶、____________________、洗涤、低温干燥；
(5)为了选择试剂X，在相同条件下，分别用3 g碳包进行制备MnSO4的实验，得到数据如下表，请写出最佳试剂X与碳包中的主要成分发生反应的化学方程式________________。
实验编号 | 试剂X | MnSO4/g |
1 | 锌粉 | 2.4 |
2 | 铁粉 | 2.7 |
3 | FeS粉末 | 3.0 |
4 | 30%过氧化氢 | 3.7 |
(6)工业上经常采用向滤液2中加入NaHCO3溶液来制备MnCO3，不选择Na2CO3溶液的原因是_______________________________________；
(7)该科研小组利用EDTA(乙二胺四乙酸二钠，阴离子简写为Y2－)进行络合滴定，测定Mn元素在电池中的质量百分数。
实验过程如下：
①将一节废旧碱性锌锰干电池拆解后，去除金属、碳棒以及外包装后；
②准确称取固体粉末1.200 g；
③经过水浸…等步骤得到滤液1(<100 mL)；
④将滤液1稀释至100.00 mL；
⑤取20.00 mL溶液用0.0500 molL－1EDTA标准溶液滴定；在一定条件下，只发生反应：Mn2++Y2－=MnY。
⑥重复滴定3次，平均消耗标准溶液22.00 mL。
则Mn元素的质量百分数为________。(保留3位有效数字)
【答案】MnO2+H2O +e－= MnOOH+OH－ 适当的升温(或搅拌) 将溶液中的Zn2+转化为ZnS沉淀而除去 趁热过滤 H2O2+MnO2+H2SO4=MnSO4+2H2O+O2↑或H2O2+ 2MnOOH+2H2SO4=2MnSO4+4H2O+O2↑ Na2CO3溶液的碱性强，容易产生Mn(OH)2的沉淀 25.2%
【解析】
锌锰干电池水浸拆分处理得当金属为锌,电解质浸泡过滤分离得到锌粉和锌酸钾,碳包加入硫酸和过氧化氢,分离得到石墨和滤液1,加入MnS分离锌离子生成硫化锌,过滤得到滤液2为硫酸锰,硫化锌转化为锌酸钾；由MnSO4的溶解度曲线可以知道, MnSO4·H2O在温度超过40
后溶解度随温度的升高而降低,则将滤液2溶液蒸发结晶、趁热过滤、洗涤、并低温干燥得到MnSO4·H2O晶体;
（1）由电池的总反应知，放电时二氧化锰作正极，得电子，在碱性条件下生成氢氧化氧锰，正极的反应方程式为MnO2+H2O +e－= MnOOH+OH－。答案：MnO2+H2O +e－= MnOOH+OH－。
（2）为了提高碳包的浸出效率，可将碳包粉碎，增大接触面积，或适当的升温(或搅拌) 加快浸出的速率。答案：适当的升温(或搅拌)或可将碳包粉碎。
（3）根据题目的信息，硫化锌的溶解度远小于硫化锰，加硫化锰的目的是使溶液中的锌离子转化为硫化锌沉淀，且不引入其他的杂质阳离子。答案：将溶液中的Zn2+转化为ZnS沉淀而除去。
（4）MnSO4·H2O晶体随着温度的升高，溶解度逐渐减小，故从滤液2中析出MnSO4·H2O晶体的操作是蒸发结晶、趁热过滤、洗涤、低温干燥。答案：趁热过滤。
（5）由表知，试剂X为30%过氧化氢时，目标产物的质量最大，碳包的成分二氧化锰和硫酸、过氧化氢的反应方程式为H2O2+MnO2+H2SO4=MnSO4+2H2O+O2↑或H2O2+ 2MnOOH+2H2SO4=2MnSO4+4H2O+O2↑ 。答案：H2O2+MnO2+H2SO4=MnSO4+2H2O+O2↑或H2O2+ 2MnOOH+2H2SO4=2MnSO4+4H2O+O2↑。
（6）已知：Mn(OH)2开始沉淀时pH为8.3,完全沉淀的pH为9.8，碳酸钠溶液的碱性强于碳酸氢钠，加碳酸钠，会使锰离子转化为氢氧化锰沉淀，减少产品的产量。答案：Na2CO3溶液的碱性强，容易产生Mn(OH)2的沉淀。
（7）消耗EDTA标准溶液物质的量=0.0500mol/L
0.0220L=0.0011mol,Mn2++Y2-= MnY ,则样品中Mn2+的物质的量为0.0011mol 
=0.11mol元素守恒得到Mn元素的百分含=
100
=25.2%因此答案是: 25.2%。
【题目】某温度下，在甲、乙、丙、丁四个恒容密闭容器中投入H2和I2，发生反应：H2 (g) +I2 (g)
2HI(g)．反应体系中各物质浓度的有关数据如下。
容器 | 起始浓度 | 平衡浓度 | |
c(H2)/mol·L-1 | c(I2)/mol·L-1 | c(HI)/mol·L-1 | |
甲 | 0.01 | 0.01 | 0.004 |
乙 | 0.01 | 0.02 | a |
丙 | 0.02 | 0.01 | b |
丁 | 0.02 | 0.02 | —— |
下列判断正确的是
A. HI的平衡浓度：a=b>0.004
B. 平衡时，H2的转化率：丁>甲
C. 平衡时，乙中H2的转化率等于20%
D. 丙中条件下，该反应的平衡常数K=4
