题目内容
锌锰废电池可回收锌、锰元素生产出口饲料级硫酸锌及碳酸锰，工艺流程分为预处理、硫酸锌生产线、碳酸锰生产线三大部分，其中生产工业级碳酸锰工艺如下：
试回答下列问题
（1）硫酸锌水溶液显酸性，用离子方程式说明： ．
（2）原料锰粉粗品中主要成分为MnO2和碳，焙烧时碳被MnO2氧化为一氧化碳，该反应的化学方程式为： ．
（3）50-55°C向MnSO4的母液中加入足量NH4HCO3，反应的化学方程式为： ．
（4）已知三种离子沉淀的pH范围为 Fe3+：2.7～3.7，Mn2+：8.6～10.1，Fe2+：7.6～9.6．用文字和必要的方程式简述标注的步骤②除去Fe2+的方法 ．
试回答下列问题
（1）硫酸锌水溶液显酸性，用离子方程式说明：
（2）原料锰粉粗品中主要成分为MnO2和碳，焙烧时碳被MnO2氧化为一氧化碳，该反应的化学方程式为：
（3）50-55°C向MnSO4的母液中加入足量NH4HCO3，反应的化学方程式为：
（4）已知三种离子沉淀的pH范围为 Fe3+：2.7～3.7，Mn2+：8.6～10.1，Fe2+：7.6～9.6．用文字和必要的方程式简述标注的步骤②除去Fe2+的方法
考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,制备实验方案的设计
专题：实验设计题
分析：原料锰粉粗品中主要成分为MnO2和碳，焙烧时碳被MnO2氧化为一氧化碳，碳把二氧化锰还原为一氧化锰，应氢气还原一氧化锰得到锰单质，从流程看，还有铁单质；加入硫酸生成硫酸锰、硫酸亚铁和氢气，碳不反应，过滤除去不溶性物质如碳等，滤液中含亚铁离子、锰离子．由题给离子沉淀PH可知，除亚铁离子，需先用氧化剂氧化亚铁离子变成铁离子，再调节PH使铁离子沉淀，而锰离子不沉淀，过滤后滤液中含锰离子，加入碳酸氢铵得到碳酸锰沉淀，过滤洗涤干燥得成品碳酸锰．
（1）依据锌离子水解显酸性分析；
（2）焙烧时碳被MnO2氧化为一氧化碳，碳把二氧化锰还原为一氧化锰；
（3）依据流程及原子守恒结合反应特征分子推断反应产物；
（4）从所给PH可知，亚铁离子沉淀时，锰离子已沉淀，故应把亚铁离子氧化成铁离子，调节PH使铁离子完全沉淀，锰离子不沉淀的溶液PH；根据离子开始沉淀和沉淀完全的PH分析回答．
（1）依据锌离子水解显酸性分析；
（2）焙烧时碳被MnO2氧化为一氧化碳，碳把二氧化锰还原为一氧化锰；
（3）依据流程及原子守恒结合反应特征分子推断反应产物；
（4）从所给PH可知，亚铁离子沉淀时，锰离子已沉淀，故应把亚铁离子氧化成铁离子，调节PH使铁离子完全沉淀，锰离子不沉淀的溶液PH；根据离子开始沉淀和沉淀完全的PH分析回答．
解答：
解：原料锰粉粗品中主要成分为MnO2和碳，焙烧时碳被MnO2氧化为一氧化碳，碳把二氧化锰还原为一氧化锰，应氢气还原一氧化锰得到锰单质，从流程看，还有铁单质；加入硫酸生成硫酸锰、硫酸亚铁和氢气，碳不反应，过滤除去不溶性物质如碳等，滤液中含亚铁离子、锰离子．由题给离子沉淀PH可知，除亚铁离子，需先用氧化剂氧化亚铁离子变成铁离子，再调节PH使铁离子沉淀，而锰离子不沉淀，过滤后滤液中含锰离子，加入碳酸氢铵得到碳酸锰沉淀，过滤洗涤干燥得成品碳酸锰（1）锌离子水解生成氢氧化锌和氢离子，溶液呈酸性，
反应的离子方程式为：Zn2++2H2O?Zn（OH）2+2H+；故答案为：Zn2++2H2O?Zn（OH）2+2H+；
（2）焙烧时碳被MnO2氧化为一氧化碳，碳把二氧化锰还原为一氧化锰，化学方程式为MnO2+C=MnO+CO↑，
故答案为：MnO2+C=MnO+CO↑；
（3）50-55℃向MnS04的母液中加入足量NH4HC03，依据实验目的得到碳酸锰，依据原子守恒得到产物还有：硫酸铵、二氧化碳和水，反应的方程式为：MnSO4+2NH4HCO3=（NH4）2SO4+MnCO3↓+H2O+CO2↑；
故答案为：MnSO4+2NH4HCO3=（NH4）2SO4+MnCO3↓+H2O+CO2↑；
（4）从所给PH可知，亚铁离子沉淀时，锰离子已沉淀，故应把亚铁离子氧化成铁离子，可用过氧化氢为氧化剂．除去杂质Fe2+的方法为：酸性条件下加入双氧水，将Fe2+氧化成Fe3+，2Fe2++2H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，调节pH至3.7-8.6，使Fe3+沉淀完全，Fe3++3H2O?Fe（OH）3+3H+，
故答案为：在酸性条件下加入双氧水，将Fe2+氧化成Fe3+，2Fe2++2H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，调节pH至3.7-8.6，使Fe3+沉淀完全，Fe3++3H2O?Fe（OH）3+3H+．
反应的离子方程式为：Zn2++2H2O?Zn（OH）2+2H+；故答案为：Zn2++2H2O?Zn（OH）2+2H+；
（2）焙烧时碳被MnO2氧化为一氧化碳，碳把二氧化锰还原为一氧化锰，化学方程式为MnO2+C=MnO+CO↑，
故答案为：MnO2+C=MnO+CO↑；
（3）50-55℃向MnS04的母液中加入足量NH4HC03，依据实验目的得到碳酸锰，依据原子守恒得到产物还有：硫酸铵、二氧化碳和水，反应的方程式为：MnSO4+2NH4HCO3=（NH4）2SO4+MnCO3↓+H2O+CO2↑；
故答案为：MnSO4+2NH4HCO3=（NH4）2SO4+MnCO3↓+H2O+CO2↑；
（4）从所给PH可知，亚铁离子沉淀时，锰离子已沉淀，故应把亚铁离子氧化成铁离子，可用过氧化氢为氧化剂．除去杂质Fe2+的方法为：酸性条件下加入双氧水，将Fe2+氧化成Fe3+，2Fe2++2H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，调节pH至3.7-8.6，使Fe3+沉淀完全，Fe3++3H2O?Fe（OH）3+3H+，
故答案为：在酸性条件下加入双氧水，将Fe2+氧化成Fe3+，2Fe2++2H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，调节pH至3.7-8.6，使Fe3+沉淀完全，Fe3++3H2O?Fe（OH）3+3H+．
点评：本题考查了物质制备方案的设计流程分析判断，离子性质和检验的应用调节溶液PH除去杂质离子是解题关键，题目难度中等．
练习册系列答案
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| A、1×10-10 mol/L |
| B、1×10-3 mol/L |
| C、1×10-4mol/L |
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