Question

廢舊物的回收利用既有利于節(jié)約資源，又有利于保護(hù)環(huán)境．某研究小組同學(xué)以廢舊鋅錳干電池為原料，將廢舊電池含鋅部分轉(zhuǎn)化成ZnSO₄?7H₂O，含錳部分轉(zhuǎn)化成純度較高的MnO₂，將NH₄Cl溶液應(yīng)用于化肥生產(chǎn)中，實驗流程如下：

（1）操作②中所用的加熱儀器應(yīng)選

 

（選填“蒸發(fā)皿”或“坩堝”）．
（2）將溶液A處理的第一步是加入氨水調(diào)節(jié)pH為9，使其中的Fe³⁺和Zn²⁺沉淀，請寫出氨水和Fe³⁺反應(yīng)的離子方程式

 

．
（3）操作⑤是為了除去溶液中的Zn²⁺．已知25℃時，

NH3?H2O的Kb	Zn2+完全沉淀的pH	Zn（OH）2溶于堿的pH
1.8×10-5	8.9	＞11

由上表數(shù)據(jù)分析應(yīng)調(diào)節(jié)溶液pH最好為

 

（填序號）．
a．9                     b．10                    c．11
（4）MnO₂精處理的主要步驟：
步驟1：用3%H₂O₂和6.0mol?L^-l的H₂SO₄的混和液將粗MnO₂溶解，加熱除去過量H₂O₂，得MnSO₄溶液（含少量Fe³⁺）．反應(yīng)生成MnSO₄的離子方程式為

 

；
步驟2：冷卻至室溫，滴加10%氨水調(diào)節(jié)pH為6，使Fe³⁺沉淀完全，再加活性炭攪拌，抽濾．加活性炭的作用是

 

；
步驟3：向濾液中滴加0.5mol?L^-l的Na₂CO₃溶液，調(diào)節(jié)pH至7，濾出沉淀、洗滌、干燥，灼燒至黑褐色，生成MnO₂．灼燒過程中反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
（5）查文獻(xiàn)可知，粗MnO₂的溶解還可以用鹽酸或者硝酸浸泡，然后制取MnCO₃固體．
①在鹽酸和硝酸溶液的濃度均為5mol?L^-l、體積相等和最佳浸泡時間下，浸泡溫度對MnCO₃產(chǎn)率的影響如圖1，由圖看出兩種酸的最佳浸泡溫度都在

 

℃左右；
②在最佳溫度、最佳浸泡時間和體積相等下，酸的濃度對MnCO₃產(chǎn)率的影響如圖2，由圖看出硝酸的最佳濃度應(yīng)選擇

 

mol?L^-l左右．

Answer 1

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實驗設(shè)計題

分析：根據(jù)流程知道，將廢舊電池拆卸開，得到的鋅皮和雜質(zhì)中加入硫酸溶解，過濾可以得到硫酸鋅的水溶液，蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，可以得到硫酸鋅的晶體，得到的混合物中加入水溶解，過濾，可以得到氯化銨和氯化鋅的溶液以及固體難溶物二氧化錳等，向濾液中加入NaOH，調(diào)節(jié)pH，可以將鋅離子沉淀，過濾得到氫氧化鋅沉淀和氯化銨溶液，將二氧化錳進(jìn)行精處理，可以得到二氧化錳．
（1）根據(jù)物質(zhì)的熔融需要較高的溫度來回答；
（2）三價鐵離子和氨水反應(yīng)的實質(zhì)是和氨水電離出的氫氧根離子之間的反應(yīng)；
（3）根據(jù)表中的數(shù)據(jù)結(jié)合實際來回答；
（4）二氧化錳具有氧化性，能將雙氧水氧化；活性碳的作用：吸附性，碳酸錳在氧氣存在下，受熱反應(yīng)生成二氧化錳；
（5）根據(jù)碳酸錳的最高產(chǎn)率來確定浸泡的溫度；酸錳的最高產(chǎn)率時的濃度即為最佳濃度．

解答： 解：根據(jù)流程知道，將廢舊電池拆卸開，得到的鋅皮和雜質(zhì)中加入硫酸溶解，過濾可以得到硫酸鋅的水溶液，蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，可以得到硫酸鋅的晶體，得到的混合物中加入水溶解，過濾，可以得到氯化銨和氯化鋅的溶液以及固體難溶物二氧化錳等，向濾液中加入NaOH，調(diào)節(jié)pH，可以將鋅離子沉淀，過濾得到氫氧化鋅沉淀和氯化銨溶液，將二氧化錳進(jìn)行精處理，可以得到二氧化錳．
（1）物質(zhì)的熔融需要較高的溫度，操作②中所用的加熱儀器應(yīng)選坩堝，故答案為：坩堝；
（2）三價鐵離子和氨水反應(yīng)的離子方程式為：Fe³⁺+3NH₃?H₂O=Fe（OH）₃↓+3NH₄⁺，故答案為：Fe³⁺+3NH₃?H₂O=Fe（OH）₃↓+3NH₄⁺；
（3）由上表數(shù)據(jù)知道Zn²⁺完全沉淀的pH為8.9，所以應(yīng)調(diào)節(jié)溶液pH最好為9，除去溶液中的Zn²⁺，故答案為：a；
（4）將MnO₂溶解，加熱除去過量H₂O₂，得MnSO₄溶液的離子方程式為：MnO₂+H₂O₂+2H⁺=Mn²⁺+2H₂O+O₂↑，pH為6，使Fe³⁺沉淀完全，再加活性炭攪拌，加活性炭的作用是吸附聚沉，有利于氫氧化鐵形成較大沉淀顆粒，碳酸錳在氧氣存在下，受熱反應(yīng)生成二氧化錳，即2MnCO₃+O₂

△   .

2MnO₂+2CO₂，
故答案為：MnO₂+H₂O₂+2H⁺=Mn²⁺+2H₂O+O₂↑；吸附聚沉，有利于氫氧化鐵形成較大沉淀顆粒；2MnCO₃+O₂

△   .

2MnO₂+2CO₂；
（5）①根據(jù)圖示內(nèi)容，碳酸錳的最高產(chǎn)率為65%左右，可以確定浸泡的溫度的溫度是60℃左右，故答案為：60；
②碳酸錳的產(chǎn)率最高時，鹽酸和硝酸的最佳濃度是6mol/L左右，故答案為：6．

點評：本題是一道關(guān)于物質(zhì)的分離提純的實驗方案設(shè)計題目，考查學(xué)生分析和解決問題的能力，難度大．