Question

17．如图1是某科技小组，以废旧锌锰干电池为原料，回收及制备多种用途的碳酸锰和相关物质的主要流程（如图2）：

（1）灼烧黑色粉末变成黑褐色是因为有少量MnO₂发生了反应生成了少量的MnO，其可能的反应方程式为：2MnO₂+C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MnO+CO₂↑或MnO₂+C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnO+CO↑．
（2）还原过程是先加入稀硫酸再加入草酸，写出反应化学方程式：MnO₂+H₂C₂O₄+H₂SO₄=MnSO₄+2CO₂↑+2H₂O；在该过程中甲同学发现加入硫酸，部分固体溶解只剩余黑色固体，接着他没有加入草酸而是加入一定量的双氧水，发现固体也完全溶解了；乙同学在加硫酸后也没有加草酸，他又加入了一定量氨水，无明显变化，测得这时溶液的PH值为9，他接着又加入双氧水，发现黑色固体不减反增，写出导致固体增加的离子方程式：Mn²⁺+H₂O₂+2OH^-=MnO₂↓+2H₂O；比较甲、乙两位同学的实验，针对MnO₂和H₂O₂氧化性的强弱，你得出的结论是：酸性条件下氧化性MnO₂＞H₂O₂，碱性条件下氧化性MnO₂＜H₂O₂．
（3）操作1和操作2相同，其名称是过滤．
（4）硫酸锰转化为碳酸锰的操作是，在60℃下调节PH值后加入碳酸氢铵溶液，直到不再有气泡产生后再加热反应1小时，写出反应的离子方程式：Mn²⁺+2HCO₃ ^-=MnCO₃↓+CO₂↑+H₂O．
（5）已知锌锰干电池的总反应为Zn+2NH₄Cl+2MnO₂=Zn（NH₃）₂Cl₂+2MnOOH，写出电池的正极反应式MnO₂+NH₄⁺+e^-=MnO（OH）+NH₃；电解MnSO₄溶液回收锰的阳极的电极反应式：2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺（或4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O）．

Answer 1

分析 （1）废旧锌锰干电池剥离出的黑色粉末水浸后过滤分离得到黑色粉末含有含有碳粉和二氧化锰，碳有还原性，在加热时可将二氧化锰还原成氧化锰；
（2）还原过程中草酸将二氧化锰还原成硫酸锰；根据题中现象描述可知，在酸性条件下双氧水能溶解二氧化锰，说明二氧化锰能氧化双氧水，在碱性条件下，加入双氧水，发现黑色固体不减反增，说明溶液中的锰离子变成了二氧化锰，即双氧水将锰离子氧化成了二氧化锰；
（3）操作1和操作2都是分离固体和液体；
（4）硫酸锰中加入碳酸氢铵溶液生成碳酸锰，同时有气泡产生，生成了二氧化碳；
（5）在锌锰干电池中，二氧化锰是氧化剂，在正极发生还原反应生成MnOOH，电解MnSO₄溶液时，阳极上是水电离出的氢氧根离子放电生成氧气，阴极上是锰离子得电子生成锰．

解答 解：（1）废旧锌锰干电池剥离出的黑色粉末水浸后过滤分离得到黑色粉末含有含有碳粉和二氧化锰，碳有还原性，在加热时可将二氧化锰还原成氧化锰，反应的化学方程式为2MnO₂+C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MnO+CO₂↑或MnO₂+C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnO+CO↑，
故答案为：2MnO₂+C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MnO+CO₂↑或MnO₂+C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnO+CO↑；
（2）还原过程中草酸将二氧化锰还原成硫酸锰，反应方程式为：MnO₂+H₂C₂O₄+H₂SO₄=MnSO₄+2CO₂↑+2H₂O，根据题中现象描述可知，在酸性条件下双氧水能溶解二氧化锰，说明二氧化锰能氧化双氧水，在碱性条件下，加入双氧水，发现黑色固体不减反增，说明溶液中的锰离子变成了二氧化锰，即双氧水将锰离子氧化成了二氧化锰，反应方程式为Mn²⁺+H₂O₂+2OH^-=MnO₂↓+2H₂O，比较甲、乙两位组员实验可得出的结论是酸性条件下氧化性MnO₂＞H₂O₂，碱性条件下氧化性MnO₂＜H₂O₂，
故答案为：MnO₂+H₂C₂O₄+H₂SO₄=MnSO₄+2CO₂↑+2H₂O；Mn²⁺+H₂O₂+2OH^-=MnO₂↓+2H₂O；酸性条件下氧化性MnO₂＞H₂O₂，碱性条件下氧化性MnO₂＜H₂O₂；
（3）操作1和操作2都是分离固体和液体，应采取过滤方法，
故答案为：过滤；
（4）硫酸锰中加入碳酸氢铵溶液生成碳酸锰，同时有气泡产生，生成了二氧化碳，反应离子方程式为：Mn²⁺+2HCO₃ ^-=MnCO₃↓+CO₂↑+H₂O，
故答案为：Mn²⁺+2HCO₃ ^-=MnCO₃↓+CO₂↑+H₂O；
（5）在锌锰干电池中，二氧化锰是氧化剂，在正极发生还原反应生成MnOOH，电极反应式为：MnO₂+NH₄⁺+e^-=MnO（OH）+NH₃，电解MnSO₄溶液时，阳极上是水电离出的氢氧根离子放电生成氧气，阴极上是锰离子得电子生成锰，阳极的电极反应式为：2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺（或4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O），
故答案为：MnO₂+NH₄⁺+e^-=MnO（OH）+NH₃；2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺（或4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O）．

点评 本题属于化学工艺流程题目，题目涉及方程式的书写、电极反应式的书写、氧化还原反应等知识，侧重考查学生对原理的分析理解、信息获取与迁移应用，题目难度中等．