Question

13．废旧无汞碱性锌锰电池可用于制造隐形战机的机身涂料MnxZn（1-x）Fe₂O₄，该电池工作反应原理为Zn+2MnO₂+2H₂O$\frac{\underline{\;KOH\;}}{\;}$2MnO（OH）+Zn（OH）₂．某化学小组利用废电池制涂料的工艺如下：
A．浸取：将去除表面塑料的旧电池加入水中浸取并过滤，滤液经操作a得KOH固体；
B．溶液：滤渣中加入过量稀硫酸和足量双氧水，至不再出现气泡时，过滤；
C．测成分：测步骤B中滤液成分，然后加入铁粉；
D．氧化：加入双氧水氯化；
E．调pH：滴加氨水调pH，经结晶处理得MnxZn（1-x）Fe₂O₄．
（1）浸取时的操作有AC．
A．拆解、粉碎旧电池      B．降低温度      C．搅拌    D．加压
（2）操作a为蒸发至有大量晶体产生时停止加热．
（3）溶渣时生成Mn²⁺的主要离子方程式为2MnO（OH）+H₂O₂+4H⁺═2Mn²⁺+O₂↑+4H₂O．
（4）若步骤C测得滤液中金属离子组成为：c（Mn²⁺）+c（Zn²⁺）=0.8mol/L，c（Fe²⁺）=0.1mol/L．若滤液体积为lm³，要合成Mn_xZn_（1-x）Fe₂O₄，需加入Fe粉质量为84kg（忽略体积变化）．
（5）氧化时，因为分解所需双氧水的量比理论值大得多．其原因可能是①温度过高；②生成Fe³⁺起催化作用促使双氧水分解．
（6）最后一步结晶时，处理不当易生成MnFe₂O₄和ZnFe₂O₄．要制得MnxZn（1-x）Fe₂O₄，最后一步结晶时需注意均匀结晶（或搅拌均匀）．
（7）某小组构想用ZnSO₄、MnSO₄溶液为原料，以Fe作电极用电解法经过一系列步骤制得MnxZn（1-x）Fe₂O₄，则开始电解时阳极反应式为Fe-2e^-=Fe²⁺．

Answer 1

分析 （1）浸取时要将旧电池拆解、粉碎入水中搅拌浸取；
（2）滤液经操作蒸发、结晶得到固体物质；
（3）MnO（OH）中的锰元素是+3价变+2价得电子，所以过氧化氢失电子，生成氧气；
（4）n（Mn²⁺）+n（Zn²⁺）=0.8mol/L×1000L=800mol，已有铁元素0.1mol/L×1000L=100mol，由电荷守恒可知Mn_xZn_（1-x）Fe₂O₄中Fe₂O₄^2-800mol，其中铁元素的物质的量为800mol×2=1600mol；
（5）从双氧水分解所常用的催化剂的角度分析另外一种可能；
（6）结晶时，处理不当易生成MnFe₂O₄和ZnFe₂O₄的原因是没有搅拌均匀；
（7）Fe是活性电极，活性电极作阳极，自身失去电子．

解答 解：（1）浸取时要将旧电池拆解、粉碎入水中搅拌浸取，所以浸取时的操作有拆解、粉碎和搅拌，并不需要改变温度、压强，
故选：AC；
（2）滤液经操作蒸发结晶得到KOH固体，所以滤液经蒸发至有大量晶体产生时停止加热，
故答案为：蒸发至有大量晶体产生时停止加热；
（3）MnO（OH）中的锰元素是+3价变+2价得电子，所以过氧化氢失电子，生成氧气，反应的化学方程式为：2MnO（OH）+H₂O₂+4H⁺═2Mn²⁺+O₂↑+4H₂O，
故答案为：2MnO（OH）+H₂O₂+4H⁺═2Mn²⁺+O₂↑+4H₂O；
（4）n（Mn²⁺）+n（Zn²⁺）=0.8mol/L×1000L=800mol，由电荷守恒可知Mn_xZn_（1-x）Fe₂O₄中Fe₂O₄^2-800mol，其中铁元素的物质的量为800mol×2=1600mol，已有铁元素0.1mol/L×1000L=100mol，还需加入铁的物质的量为1600mol-100mol=1500mol，质量为1500mol×56g/mol=84000g=84kg，
故答案为：84；
（5）氧化时，因为分解所需双氧水的量比理论值大得多，除温度过高外，另一种可能就是双氧水在Fe³⁺起催化作用分解，
故答案为：生成Fe³⁺起催化作用促使双氧水分解；
（6）最后一步结晶时，要搅拌均匀，使MnxZn（1-x）Fe₂O₄均匀结晶，防止生成MnFe₂O₄和ZnFe₂O₄，
故答案为：均匀结晶（或搅拌均匀）；
（7）Fe是活性电极，活性电极作阳极，自身失去电子，阳极电极反应式为Fe-2e^-=Fe²⁺，
故答案为：Fe-2e^-=Fe²⁺．

点评 本题考查无机化学工艺、物质的分离和提纯实验操作、电化学原理和计算，综合性较强，侧重于实验能力、计算能力、理论应用能力的考查，题目难度较大．