Question

（14分）锰锌软磁铁氧体具有高磁导率、低矫顽力和低功率损耗等性能，已广泛应用于电子工业。碳酸锰主要用于制备锰锌软磁铁氧体，而制碳酸锰的原料之一是二氧化锰。某化学研究性学习小组拟从废旧干电池中回收二氧化锰制取碳酸锰。

①将干电池剖切、分选得到黑色混合物（主要成分为MnO2）洗涤、过滤、烘干。

②将上述固体按固液体积比2:9加入浓盐酸、加热，反应完全后过滤、浓缩。

③向上述溶液中加入Na2CO3溶液，边加边搅拌，再过滤即可得到碳酸锰。

(l)在第②步中，将上述固体与浓盐酸混合的目的是　　　　　　　　　　　　　　

（2）有人认为，将第③步中的Na2CO3溶液换成NH4HCO3溶液，也能达到上述目的，但同时有气体生成。请写出加入NH4HCO3溶液时发生的离子反应方程式　　　　　　　　。

（3）查阅文献，发现第③步中，除生成MnCO3外还有可能生成Mn(OH)2，已知Mn(OH)2暴露在空气中时间稍长，易被氧化成褐色的MnO(OH)2, MnCO3和MnO(OH)2受热最终均分解成MnO2，该小组对上述沉淀的成分提出以下假设，请帮助完成假设：

假设一：全部为MnCO3；　假设二：全部为Mn(OH)2； 假设三：　　　　　　　

为验证假设二是否正确，该小组进行了以下研究：

①定性研究：请你完成下表中的内容．

实验步骤（不要求写出具体步骤）	预期的实验现象和结论
将所得沉淀过滤、洗涤，

②定量研究：将所得沉淀过滤、洗涤，置于空气中充分氧化后，小心干燥，取22.0g样品，加热，测得固体质量随温度的变化关系如图．根据图中的数据判断假设三成立，理由是　　　

 

 

Answer 1

（1）将MnO2 还原成Mn2+ （2）Mn2++2HCO3- = MnCO3↓+ CO2↑+H2O（3）既有MnCO3又有Mn(OH)2

①

实验步骤（不要求写出具体步骤）	预期的实验现象和结论
将沉淀充分暴露于空气中，观察颜色	颜色变成褐色，说明含有Mn(OH)2。
取少量沉淀于试管中，加入足量的盐酸，观察现象	没有气泡生成，说明不含MnCO3。

②300℃以后，质量增加量为MnO氧化为MnO2 ,计算可得MnCO3质量为11.5（或MnO(OH)2的质量为10.5g）,所以既有MnCO3又有Mn(OH)2。

【解析】

试题分析：(l)在第②步中，将含有MnO2的固体与浓盐酸混合加热发生反应：MnO2+4H+ +2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2O可以使MnO2还原转化为Mn2+；（2）根据题意可知：在含有Mn2+离子的溶液中加入NH4HCO3溶液时发生的离子反应是Mn2++2HCO3- = MnCO3↓+ CO2↑+H2O；（2）①将所得沉淀过滤、洗涤将沉淀充分暴露于空气中，观察颜色，颜色变成褐色，说明含有Mn(OH)2；另取少量沉淀于试管中，加入足量的盐酸，观察现象，没有气泡生成，说明不含MnCO3。为此证明固体是Mn(OH)2。②固体质量最小值是15.8g是MnO的质量，在300℃以后，质量增加量为MnO氧化为MnO2。增加的质量是17.4-15.8=1.6g.所以n(MnO)=1.6g÷16g/mol=0.1mol。在15.8g固体中含有MnO质量为0.1mol× 71g/mol =7.1g.含有MnO215.8g－7.1g=8.7g.及含有MnO20.1mol。由于Mn(OH)2暴露在空气中时间稍长，易被氧化成褐色的MnO(OH)2,分解得到MnO2。所以在原固体中含有Mn(OH)20.1mol,质量是0.1mol ×105g/mol =10.5g；则原固体中含有MnCO3质量为22.0g－10. 5g=11.5g。所以原固体中既有MnCO3又有Mn(OH)2。

考点：考查物质的制取、成分的检验、离子方程式的书写的知识。