Question

鋅錳廢電池可回收鋅、錳元素生產(chǎn)出口飼料級硫酸鋅及碳酸錳，工藝流程分為預(yù)處理、硫酸鋅生產(chǎn)線、碳酸錳生產(chǎn)線三大部分，其中生產(chǎn)工業(yè)級碳酸錳工藝如下：

已知向c（Zn²⁺）=1mol/L的溶液中加入NaOH溶液，Zn（OH）₂沉淀生成與溶解的pH如下：

試回答下列問題：
（1）堿式鋅錳電池工作時負(fù)極反應(yīng)式為：

 

．
（2）硫酸鋅水溶液顯酸性，用離子方程式說明

 

．
（3）寫出Zn（OH）₂的電離方程式

 

．
（4）假設(shè)Zn²⁺沉淀完全時溶液中剩余Zn²⁺濃度為1×10^-5mol/L，則此條件下K_sp[Zn（OH）₂]=

 

（寫計算結(jié)果）．
（5）生產(chǎn)過程中的Mn²⁺離子可以用鉍酸鈉（NaBiO₃，不溶于水）定性檢出，其原理是在酸性介質(zhì)中，Mn²⁺被氧化成MnO₄^-，NaBiO₃被還原成Bi³⁺．
①若溶液中存在Mn²⁺，加入鉍酸鈉后可觀察到的現(xiàn)象是：

 

．
②反應(yīng)的離子方程式為：

 

．
（6）50～55℃時向MnSO₄的母液中加入足量NH₄HCO₃生成CO₂和MnCO₃（難溶于水），反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

 

．

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,制備實驗方案的設(shè)計

專題：實驗設(shè)計題

分析：（1）堿性鋅錳干電池中鋅活潑作負(fù)極，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；
（2）依據(jù)鋅離子水解顯酸性分析；
（3）從氫氧化鋅的生成和溶解圖示可知，氫氧化鋅的性質(zhì)和氫氧化鋁相似，類比氫氧化鋁寫出電離方程式；
（4）根據(jù)Ksp=c（Zn²⁺）?c²（OH^-）來計算；
（5）根據(jù)：其原理是在酸性介質(zhì)中，Mn²⁺被氧化成MnO₄^-，NaBiO₃被還原成Bi³⁺，有高錳酸根離子生成，高錳酸根離子為紫紅色，據(jù)此寫出反應(yīng)的離子方程式；
（6）根據(jù)題給信息和原子守恒寫出方程式．

解答： 解：（1）堿性鋅錳干電池中鋅活潑作負(fù)極，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：Zn-2e^-+2OH^-=Zn（OH）₂；
故答案為：Zn-2e^-+2OH^-=Zn（OH）₂；
（2）鋅離子水解生成氫氧化鋅和氫離子，溶液呈酸性，反應(yīng)的離子方程式為：Zn²⁺+2H₂O?Zn（OH）₂+2H⁺；
故答案為：Zn²⁺+2H₂O?Zn（OH）₂+2H⁺；
（3）從氫氧化鋅的生成和溶解圖示可知，氫氧化鋅即可發(fā)生酸式電離又可發(fā)生堿式電離，氫氧化鋅的性質(zhì)和氫氧化鋁相似，類比氫氧化鋁寫出電離方程式為：
Zn²⁺+2OH^-?Zn（OH）₂?ZnO₂^2-+2H⁺，故答案為：Zn²⁺+2OH^-?Zn（OH）₂?ZnO₂^2-+2H⁺；
（4）完全沉淀時Zn²⁺濃度為1×10^-5mol/L，完全沉淀的pH為8，即c（H⁺）=10^-8，c（OH^-）=

1×10-14

10-8

=10^-6
K_sp[Zn（OH）₂]=c（Zn²⁺）?c²（OH^-）=1×10^-5×（10^-6）²=1×10^-17，
故答案為：1×10^-17；
（5）反應(yīng)中有高錳酸根離子生成，高錳酸根離子呈紫紅色，故看到溶液呈紫紅色，NaBiO₃具有強氧化性（比KMnO₄氧化性強），將Mn²⁺氧化為高錳酸根離子，該反應(yīng)的離子方程式為：2Mn²⁺+5NaBiO₃+14H⁺=2MnO₄^-+5Na⁺+5Bi³⁺+7H₂O，
故答案為：溶液變?yōu)樽霞t色；2Mn²⁺+5NaBiO₃+14H⁺=2MnO₄^-+5Na⁺+5Bi³⁺+7H₂O；
（6）50～55℃時向MnSO₄的母液中加入足量NH₄HCO₃生成CO₂和MnCO₃（難溶于水），反應(yīng)的方程式可表示為：MnSO₄+2NH₄HCO₃→MnCO₃↓+CO₂↑；
依據(jù)原子守恒可知還應(yīng)生成硫酸銨和水，配平得到：MnSO₄+2NH₄HCO₃=（NH₄）₂SO₄+MnCO₃↓+H₂O+CO₂↑；
故答案為：MnSO₄+2NH₄HCO₃=（NH₄）₂SO₄+MnCO₃↓+CO₂↑+H₂O．

點評：本題考查了物質(zhì)制備方案的設(shè)計流程分析判斷，離子性質(zhì)和檢驗的應(yīng)用，方程式的書寫是難點，電離方程式的書寫要結(jié)合題給信息進行解答．