Question

(15分)废旧碱性锌锰干电池内部的黑色物质A主要含有MnO₂、NH₄Cl、ZnCl₂，还有少量的FeCl₂和炭粉，用A制备高纯MnCO₃的流程图如下。

（1）碱性锌锰干电池的负极材料是         (填化学式)。

（2） 第I步操作得滤渣的成分是            ；第Ⅱ步操作的目的是         。

（3）步骤Ⅲ中制得MnSO₄，该反应的化学方程式为             。

（4）第Ⅳ步操作是对滤液a进行深度除杂，除去Zn²⁺的离子方程式为          。

(已知：Ksp(MnS)=2.510^-13,Ksp(ZnS)=1.610^-24)

    （5）已知：MnCO₃难溶于水和乙醇，潮湿时易被空气氧化，l00^oC时开始分解；Mn(OH)₂开始沉淀时pH为7.7。

    第V步系列操作可按以下步骤进行：

    操作l：加入试剂X，控制pH<7.7；    操作2：过滤，用少量水洗涤2~3次；

    操作3：检测滤液；                  操作4：用少量无水乙醇洗涤2~3次；

    操作5：低温烘干。

    ①试剂X是       ；

    ②操作3中，说明SO₄^2-已除干净的方法是         。

Answer

（1）Zn。（2）MnO2和炭粉；除去炭粉。（3）MnO2+H2O2+H2SO4MnSO4+2O2+H2O；

（4）MnS+Zn2+ZnS+Mn2+。 （5）①Na2CO3；②取最后一次洗涤液少量置于试管中，加入硝酸钡，若无白色沉淀生成，说明SO42-已除干净。

【解析】

试题分析：根据题给信息和工艺流程知，黑色物质A主要含有MnO2、NH4Cl、ZnCl2，还有少量的FeCl2和炭粉，MnO2和炭粉不溶于水，经水浸、过滤、洗涤得滤渣的成分是MnO2和炭粉；MnO2和炭粉加热至恒重，碳粉与空气中的氧气反应生成碳的氧化物而除去，黑色物质M的主要成分为MnO2，MnO2与硫酸、双氧水反应生成硫酸锰、氧气和水，经过系列操作的高纯MnCO3。（1）根据教材知识知，碱性锌锰干电池的负极材料是Zn。（2） 由上述分析知，第I步操作得滤渣的成分是MnO2和炭粉；第Ⅱ步操作的目的是除去炭粉。（3）MnO2与硫酸、双氧水反应生成硫酸锰、氧气和水，该反应的化学方程式为MnO2+H2O2+H2SO4MnSO4+2O2+H2O。（4）由Ksp(MnS)=2.510-13,Ksp(ZnS)=1.610-24知，ZnS比MnS更难溶，利用沉淀的转化除去Zn2+的离子方程式为MnS+Zn2+ZnS+Mn2+。 （5）第V步系列操作由硫酸锰制得高纯MnCO3。①试剂X是Na2CO3；②操作3为检验沉淀是否洗涤干净，说明SO42-已除干净的方法是取最后一次洗涤液少量置于试管中，加入硝酸钡，若无白色沉淀生成，说明SO42-已除干净。

考点：以废旧碱性锌锰干电池的综合利用为载体考查化学实验基本操作，物质的分离提纯，氧化还原方程式及离子方程式的书写。