Question

回收的废旧锌锰干电池经过处理后得到锰粉(含MnO₂、Mn(OH)₂、Fe、乙炔和黑炭等)，由锰粉制取MnO₂的步骤如下图所示。

根据上图所示步骤并参考表格数据，回答下列问题。

物 质	开始沉淀	沉淀完全
Fe(OH)3	2.7	3.7
Fe(OH)2	7.6	9.6
Mn(OH)2	8.3	9.8

（1）在加热条件下用浓盐酸浸取锰粉，所得溶液中含有Mn²⁺、Fe²⁺等。MnO₂与浓盐酸反应的离子方程方程式：                                                       _。

（2）酸浸时，浸出时间对锰浸出率的影响如下图所示，工业采用的是浸取60 min，其可能原因是                                                     。

（3）锰粉经浓盐酸浸取，过滤I除去不溶杂质后，向滤液中加入足量H₂O₂溶液，其作用是                                  。

（4）过滤I所得滤液经氧化后，需加入NaOH溶液调节pH约为5.1，其目的是                                               。

（5）过滤Ⅱ所得滤液加入足量H₂O₂溶液并加入NaOH溶液调节pH约为9，使Mn²⁺ 氧化得到MnO₂，反应的离于方程式为                                                      。

（6）工业上利用KOH和MnO₂为原料制取KMnO₄。主要生产过程分两步进行：第一步将MnO₂和固体KOH粉碎，混合均匀，在空气中加热至熔化，并连续搅拌以制取K₂MnO₄；第二步为电解K₂MnO₄的浓溶液制取KMnO₄。

① 第一步反应的化学方程式为                                                             。

② 电解K₂MnO₄的浓溶液时，电解池中阴极的实验现象为                                         。

Answer

（1）MnO2 + 4H+ + 2Cl- =Mn2+ + Cl2↑+ 2H2O(3分)

（2）60min后，再延长浸出时间，增加生产成本，而浸出的量不明显；(2分）

（3）将Fe2+转化为Fe3+(2分）

（4）使Fe3+完全转化为Fe(OH)3沉淀，并防止Mn2+变成Mn(OH)2(2分)

（5）Mn2+ + H2O2 + 2OH- = MnO2↓+2H2O(3分)

（6）2MnO2 + 4KOH + O2= 2K2MnO4 + 2H2O(2分)；产生无色气泡(2分)

【解析】

试题分析：（1）用浓盐酸浸取锰粉后所得溶液含有Mn2+ ，所以MnO2与浓盐酸发生了氧化还原反应，结合学过的实验室制氯气的实验可知MnO2与浓盐酸反应的离子方程式为MnO2 + 4H+ + 2Cl- =Mn2+ + Cl2↑+ 2H2O。

（2）从浸出率和时间图像可以看出，开始随着时间增大，浸出率相应增大，过了60min后浸出率开始下降，随后又上升，但是浸出率与60min时相比变化不大，所以工业采取的浸出时间最好是60min，这样既能使浸出率较高，又能节约成本。

（3）过滤I除去不溶杂质后，溶液中含有大量Fe2+ 杂质，所以加入足量H2O2溶液使Fe2+ 转化Fe3+ 从而完全沉淀除去。

（4）因为Fe3+ 完全沉淀的pH值为3.7，而溶液中Mn2+ 开始沉淀的pH为8.3，所以沉淀Fe3+ 的同时不能让Mn2+ 沉淀，所以要控制pH值约为5.1。

（5）该氧化还原反应离子方程式书写要注意反应的环境为碱性环境，有OH-参加，所以判断出氧化剂和还原剂以及产物后不难得出离子方程式为Mn2+ + H2O2 + 2OH- = MnO2↓+2H2O。

（6）制备高锰酸钾第一步中，Mn的化合价由+4→+6价，被氧化，所以MnO2 作还原剂，反应中有氧气参与反应，所以根据得失电子守恒配平的方程式为：2MnO2 + 4KOH + O2= 2K2MnO4 + 2H2O。

考点：本题考查的是化学工艺流程题，本题围绕离子除杂、调节pH、氧化还原反应方程式配平为中心进行考察。