Question

以锌锰废电池中的碳包（含碳粉、Fe、Cu、Ag和MnO₂等物质 ）为原料回收MnO₂的工艺流程如下：
I．将碳包中物质烘干，用足量稀HNO₃溶解金属单质，过滤，得滤渣a；
Ⅱ．将滤渣a在空气中灼烧除去碳粉，得到粗MnO₂；
Ⅲ．向粗MnO₂中加入酸性H₂O₂溶液，MnO₂溶解生成Mn²⁺，有气体生成；
Ⅳ．向III所得溶液（pH约为6）中缓慢滴加0.50mol?L^-1 Na₂CO₃溶液，过滤，得滤渣b，其主要成分为
MnCO₃；
V．滤渣b经洗涤、干燥、灼烧，制得较纯的MnO₂．
（1）Ⅰ中Ag与足量稀HNO₃反应生成NO的化学方程式为

 

．
（2）已知Ⅱ的灼烧过程中同时发生反应：
MnO₂（s）+C（s）═MnO（s）+CO（g）△H=+24.4kJ?mol^- 1
MnO₂（s）+CO（g）═MnO（s）+CO₂（g）△H=-148.1kJ?mol^- 1
写出MnO₂和C反应生成MnO和CO₂的热化学方程式：

 

．
（3）H₂O₂分子中含有的化学键类型为

 

、

 

．
（4）Ⅲ中MnO₂溶解的化学方程式为

 

，溶解一定量的MnO₂，H₂O₂的实际消耗量比理论值高，用化学方程式解释原因：

 

．
（5）Ⅳ中，若改为“向0.50mol?L^-1 Na₂CO₃溶液中缓慢滴加Ⅲ所得溶液”，滤渣b中会混有较多Mn（OH）₂沉淀，解释其原因：

 

．
（6）V中MnCO₃在空气中灼烧的化学方程式为

 

．

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：（1）稀硝酸具有强的氧化性，与银反应生成硝酸银和一氧化氮和水，依据得失电子书写并配平方程式；
（2）依据盖斯定律，将已知热化学方程式进行混合运算求目标热方程式；
（3）同种非金属元素之间易形成非极性共价键，不同非金属元素之间易形成极性共价键；
（4）双氧水与二氧化锰发生氧化还原反应；同时在二氧化锰做催化剂条件下，双氧水发生分解生成水和氧气；
（5）改为向0.50mol?L^-1 Na₂CO₃溶液中缓慢滴加Mn²⁺溶液，CO₃^2-的水解平衡正向移动生成Mn （OH）₂沉淀；
（6）碳酸锰在空气中灼烧，能够被空气中的氧气氧化，反应生成二氧化锰和氧气．

解答： 解：（1）稀硝酸与银反应生成硝酸银和一氧化氮和水，方程式为：3Ag+4HNO₃═3AgNO₃+NO↑+2H₂O；
故答案为：3Ag+4HNO₃═3AgNO₃+NO↑+2H₂O；
（2）①MnO₂（s）+C（s）═MnO（s）+CO（g）△H=+24.4kJ?mol^-1
②MnO₂（s）+CO（g）═MnO（s）+CO₂（g）△H=-148.1kJ?mol^-1
依据盖斯定律：①+②得：2MnO₂（s）+C（s）═2MnO（s）+CO₂（g）△H=-123.7 kJ?mol^-1
故答案为：2MnO₂（s）+C（s）═2MnO（s）+CO₂（g）△H=-123.7 kJ?mol^-1；
（3）过氧化氢中存在H-O极性共价键，O-O非极性共价键；
故答案为：极性键、非极性键；
（4）双氧水与二氧化锰发生氧化还原反应，方程式为：MnO₂+H₂O₂+2H⁺═Mn²⁺+O₂↑+2H₂O；
同时在二氧化锰做催化剂条件下，双氧水发生分解生成水和氧气，方程式为：2H₂O₂═O₂↑+2H₂O，所以H₂O₂的实际消耗量比理论值高；
故答案为：MnO₂+H₂O₂+2H⁺═Mn²⁺+O₂↑+2H₂O； 2H₂O₂═O₂↑+2H₂O；
（5）碳酸钠为强碱弱酸盐存在碳酸根离子的水解平衡：CO₃^2-+H₂O  HCO₃^-+OH^-，所以Na₂CO₃溶液pH＞7显碱性，III所得溶液pH约为6 显弱酸性（1分），后者滴加到前者中，溶液中c（OH^-）较大，Mn²⁺与OH^-生成Mn （OH）₂沉淀；
故答案为：Na₂CO₃溶液pH＞7显碱性，III所得溶液pH约为6 显弱酸性，后者滴加到前者中，溶液中c（OH^-）较大，Mn²⁺与OH^-生成Mn （OH）₂沉淀；
（6）MnCO₃在空气中灼烧生成二氧化锰和二氧化碳，化学方程式为：2MnCO₃+O₂═2MnO₂+2CO₂；
故答案为：2MnCO₃+O₂═2MnO₂+2CO₂．

点评：本题为综合题，考查了方程式的书写、反应热的计算、化学平衡的移动，题目难度较大，熟悉相关知识是解题关键，注意盖斯定律求反应热的方法．