Question

废旧锌锰干电池内部的黑色物质（A）主要含有MnO₂ 、NH₄Cl、ZnCl₂ ，还有少量的FeCl₂ 和炭粉，用A制备高纯MnSO₄溶液的流程图如下：

（1）该锌锰干电池属于

 

（填“酸性”或“碱性”）电池，其负极材料是

 

；
（2）第Ⅰ步操作得滤渣的成分是

 

；第Ⅱ步操作的目的是

 

；
（3）步骤Ⅲ中制得MnSO₄，该反应的化学方程式为

 

；
（4）第Ⅳ步操作是对滤液a进行深度除杂，除去Zn²⁺的离子方程式为

 

．
（已知：Ksp（MnS）=2.5×10^-13，Ksp（ZnS）=1.6×10^-24）

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：废旧性锌锰干电池内部的黑色物质A主要含有MnO₂、NH₄Cl、ZnCl₂，还有少量的FeCl₂和炭粉，加水溶解、过滤、洗涤，滤液中含有NH₄Cl、ZnCl₂、FeCl₂，滤渣为
MnO₂和碳粉，加热至恒重，碳转化为二氧化碳气体，再向黑色固体M中加稀硫酸和30%的过氧化氢溶液，过滤，滤液a为硫酸锰溶液，再加MnS除去溶液中少量的锌离子，过滤得到硫酸锰溶液，然后得到碳酸锰，
（1）碱性锌锰干电池中失电子的为负极；
（2）MnO₂和碳粉均不能溶于水，除去碳粉可以加热；
（3）MnO₂与稀H₂SO₄、H₂O₂反应生成硫酸锰；
（4）根据沉淀的转化分析．

解答： 解：废旧性锌锰干电池内部的黑色物质A主要含有MnO₂、NH₄Cl、ZnCl₂，还有少量的FeCl₂和炭粉，加水溶解、过滤、洗涤，滤液中含有NH₄Cl、ZnCl₂、FeCl₂，滤渣为
MnO₂和碳粉，加热至恒重，碳转化为二氧化碳气体，再向黑色固体M中加稀硫酸和30%的过氧化氢溶液，过滤，滤液a为硫酸锰溶液，再加MnS除去溶液中少量的锌离子，过滤得到硫酸锰溶液，然后得到碳酸锰，
（1）锌锰干电池内部的黑色物质含有MnO₂ 、NH₄Cl，应为酸性电池，因氯化铵在碱性条件下不能大量存在，可与碱反应，锌锰干电池中失电子的为负极，则锌为负极，故答案为：酸性；Zn；
（2）MnO₂和碳粉均不能溶于水，过滤得到的滤渣为MnO₂和碳粉，除去碳粉可以加热，所以第Ⅱ步操作加热的目的是除去碳粉；
故答案为：MnO₂和碳粉；除去碳粉；
（3）MnO₂与稀H₂SO₄、H₂O₂反应生成硫酸锰，其反应的方程式为：MnO₂+H₂SO₄+H₂O₂=MnSO₄+O₂↑+2H₂O，故答案为：MnO₂+H₂SO₄+H₂O₂=MnSO₄+O₂↑+2H₂O；
（4）已知：Ksp（MnS）=2.5×10^-13，Ksp（ZnS）=1.6×10^-24，MnS可以转化为ZnS，所以除去Zn²⁺可以用MnS，其离子方程式为：Zn²⁺+MnS=ZnS+Mn²⁺；
故答案为：Zn²⁺+MnS=ZnS+Mn²⁺．

点评：本题考查了物质的分离提纯实验操作，为高频考点，涉及原电池原理、物质的分离、沉淀的转化、氧化还原反应等，题目难度中等，侧重于考查学生的实验能力和对基础知识的应用能力．