Question

（14分）錳鋅軟磁鐵氧體具有高磁導率、低矯頑力和低功率損耗等性能，已廣泛應用于電子工業(yè)。碳酸錳主要用于制備錳鋅軟磁鐵氧體，而制碳酸錳的原料之一是二氧化錳。某化學研究性學習小組擬從廢舊干電池中回收二氧化錳制取碳酸錳。

①將干電池剖切、分選得到黑色混合物（主要成分為MnO2）洗滌、過濾、烘干。

②將上述固體按固液體積比2:9加入濃鹽酸、加熱，反應完全后過濾、濃縮。

③向上述溶液中加入Na2CO3溶液，邊加邊攪拌，再過濾即可得到碳酸錳。

(l)在第②步中，將上述固體與濃鹽酸混合的目的是　　　　　　　　　　　　　　

（2）有人認為，將第③步中的Na2CO3溶液換成NH4HCO3溶液，也能達到上述目的，但同時有氣體生成。請寫出加入NH4HCO3溶液時發(fā)生的離子反應方程式　　　　　　　　。

（3）查閱文獻，發(fā)現(xiàn)第③步中，除生成MnCO3外還有可能生成Mn(OH)2，已知Mn(OH)2暴露在空氣中時間稍長，易被氧化成褐色的MnO(OH)2, MnCO3和MnO(OH)2受熱最終均分解成MnO2，該小組對上述沉淀的成分提出以下假設，請幫助完成假設：

假設一：全部為MnCO3；　假設二：全部為Mn(OH)2； 假設三：　　　　　　　

為驗證假設二是否正確，該小組進行了以下研究：

①定性研究：請你完成下表中的內容．

實驗步驟（不要求寫出具體步驟）	預期的實驗現(xiàn)象和結論
將所得沉淀過濾、洗滌，

②定量研究：將所得沉淀過濾、洗滌，置于空氣中充分氧化后，小心干燥，取22.0g樣品，加熱，測得固體質量隨溫度的變化關系如圖．根據(jù)圖中的數(shù)據(jù)判斷假設三成立，理由是　　　

 

 

Answer 1

（1）將MnO2 還原成Mn2+ （2）Mn2++2HCO3- = MnCO3↓+ CO2↑+H2O（3）既有MnCO3又有Mn(OH)2

①

實驗步驟（不要求寫出具體步驟）	預期的實驗現(xiàn)象和結論
將沉淀充分暴露于空氣中，觀察顏色	顏色變成褐色，說明含有Mn(OH)2。
取少量沉淀于試管中，加入足量的鹽酸，觀察現(xiàn)象	沒有氣泡生成，說明不含MnCO3。

②300℃以后，質量增加量為MnO氧化為MnO2 ,計算可得MnCO3質量為11.5（或MnO(OH)2的質量為10.5g）,所以既有MnCO3又有Mn(OH)2。

【解析】

試題分析：(l)在第②步中，將含有MnO2的固體與濃鹽酸混合加熱發(fā)生反應：MnO2+4H+ +2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2O可以使MnO2還原轉化為Mn2+；（2）根據(jù)題意可知：在含有Mn2+離子的溶液中加入NH4HCO3溶液時發(fā)生的離子反應是Mn2++2HCO3- = MnCO3↓+ CO2↑+H2O；（2）①將所得沉淀過濾、洗滌將沉淀充分暴露于空氣中，觀察顏色，顏色變成褐色，說明含有Mn(OH)2；另取少量沉淀于試管中，加入足量的鹽酸，觀察現(xiàn)象，沒有氣泡生成，說明不含MnCO3。為此證明固體是Mn(OH)2。②固體質量最小值是15.8g是MnO的質量，在300℃以后，質量增加量為MnO氧化為MnO2。增加的質量是17.4-15.8=1.6g.所以n(MnO)=1.6g÷16g/mol=0.1mol。在15.8g固體中含有MnO質量為0.1mol× 71g/mol =7.1g.含有MnO215.8g－7.1g=8.7g.及含有MnO20.1mol。由于Mn(OH)2暴露在空氣中時間稍長，易被氧化成褐色的MnO(OH)2,分解得到MnO2。所以在原固體中含有Mn(OH)20.1mol,質量是0.1mol ×105g/mol =10.5g；則原固體中含有MnCO3質量為22.0g－10. 5g=11.5g。所以原固體中既有MnCO3又有Mn(OH)2。

考點：考查物質的制取、成分的檢驗、離子方程式的書寫的知識。