Question

锌锰废电池经处理后，生产并回收硫酸锌及碳酸锰，其中生产工业级碳酸锰工艺如下：

试回答下列问题：
(1)锰在元素周期表中位于第________周期，第________族。
(2)步骤1和步骤2是将MnO₂转化为MnO并溶于硫酸，其中步骤2中的氢气，是另一个流程产生的副产品，请写出产生氢气的反应方程式__________________________。
(3)步骤3和步骤4都是除杂质。
①X是一种“绿色”氧化剂，则X是________(填化学式)。
②步骤3是除去杂质Fe^2＋。请用文字和必要的方程式简述除去Fe^2＋的方法(已知三种离子沉淀的pH范围为Fe^3＋：2.7～3.7，Mn^2＋：8.6～10.1，Fe^2＋：7.6～9.6)_________________________________________________________。
③步骤4中主要反应方程式为：MeSO₄＋BaS=MeS↓＋BaSO₄↓(Me主要为Pb、Cd、Hg等)，则其除去杂质的原理是_________________________________________________。
(4)已知进行步骤5的操作时，溶液3(主要成分为MnSO₄)会产生大量无色无味的气泡，则步骤5反应的化学方程式为_______________________________________。

Answer 1

(1)四　ⅦB
(2)Zn＋H₂SO₄=ZnSO₄＋H₂↑
(3)①H₂O₂　②在酸性条件下加入双氧水，将Fe^2＋氧化成Fe^3＋、2Fe^2＋＋H₂O₂＋2H^＋=2Fe^3＋＋2H₂O，调节pH至3.7～8.6，使Fe^3＋沉淀完全，Fe^3＋＋3H₂O??Fe(OH)₃＋3H^＋　③以BaS为沉淀剂，使Pb^2＋、Cd^2＋、Hg^＋等金属离子，生成更难溶的硫化物而除去
(4)MnSO₄＋2NH₄HCO₃=(NH₄)₂SO₄＋MnCO₃↓＋H₂O＋CO₂↑

(2)废电池回收硫酸锌和碳酸锰，故另一个工艺是制取硫酸锌，锌皮与稀硫酸反应生成氢气：Zn＋H₂SO₄=ZnSO₄＋H₂↑
(3)①具有强氧化性的“绿色”氧化剂，显然是H₂O₂，它的加入也不会引入新的杂质。②由题给的三种离子沉淀pH可知，为除去Fe^2＋、Fe^3＋，应将Fe^2＋先氧化为Fe^3＋，然后调节溶液的pH在3.7～8.6之间，以便除净Fe^3＋而不损失Mn^2＋。③难溶电解质有生成更难溶电解质的趋势，故利用沉淀的转化实现了除去Pb^2＋、Cd^2＋、Hg^＋。
(4)根据气体是无色无味，可知该气体是CO₂，故该反应的化学方程式为MnSO₄＋2NH₄HCO₃=(NH₄)₂SO₄＋MnCO₃↓＋CO₂↑＋H₂O。