Question

MnO₂用途很广，它是一种广泛应用的氧化剂。例如将它加入熔态的玻璃中，可以除去带色的杂质（硫化物或亚铁盐），称为普通玻璃的“漂白剂”。在锰-锌干电池中用作去极剂，以氧化在电极上产生的氢。

（1）Zn- MnO₂干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl₂-NH₄Cl混合溶液。其电解质溶液呈________性（填“酸”、“碱”或“中”），原因是_________________、________________(用离子方程式表示)；该电池工作时，电子流向__________极（填“正”或 “负”）。

（2）工业上，常以菱锰矿（主要成分MnCO₃，常含有少量铁、钙、锌等元素）为原料，用电解法可以制备MnO₂。其制备过程如下：

写出酸浸的主要化学方程式：______________________。

②下图可以看出，从MnSO₄和ZnSO₄混合溶液中结晶MnSO₄·H₂O晶体，需要控制的温度范围为______________（填字母）。

A．0~40℃             B．40~60℃           C．60℃以上

③请写出用惰性电极电解MnSO₄溶液制备MnO₂的阳极反应：___________________。

④该工艺产生的废水中含有较多的Mn²⁺，通常用H₂S或者Na₂S溶液处理。25 ℃，在0.10 mol·L^－1 H₂S溶液中，通入HCl气体或加入NaOH固体以调节溶液pH，溶液pH与c(S^2－)关系如图(忽略溶液体积的变化、H₂S的挥发)。

i．pH＝13时，溶液中的c(H₂S)＋c(HS^－)＝__________mol·L^－1；

ii．某溶液含x mol·L^－1 Mn^2＋、0.10 mol·L^－1 H₂S，当调节溶液pH＝5时，Mn^2＋开始沉淀，则x=         。[已知：K_sp(MnS)＝2.8×10^－13]

Answer

（1）酸，NH4++H2ONH3﹒H2O+H+，

Zn2++2H2OZn(OH)2+2H+，正；

（2）①MnCO3+H2SO4===MnSO4+H2O+CO2↑；②C；

③Mn2+-2e-+2H2O===MnO2+4H+；④0.043，0.020。

【解析】

试题分析：（1）ZnCl2和NH4Cl都属于强酸弱碱盐，Zn2＋和NH4＋发生水解，Zn2＋＋2H2OZn(OH)2＋2H＋、NH4＋＋H2ONH3·H2O＋H＋，造成溶液中c(H＋)>c(OH－)，溶液显酸性，根据原电池的工作原理，电子从负极流向正极；(2)①菱锰矿成分是MnCO3，和硫酸反应：MnCO3＋H2SO4=MnSO4＋H2O＋CO2↑；②根据溶解度和温度的关系，得到MnSO4·H2O，温度控制在60℃以上，因为随温度升高MnSO4·H2O的溶解度降低，析出MnSO4·H2O，故选项C正确；③阳极是失去电子，化合价升高，因此阳极反应式为Mn2＋＋2H2O－2e－=MnO2＋4H＋；④根据物料守恒，c(S2－)＋c(HS－)＋c(H2S)=0.1，pH=13时，溶液中c(S2－)=5.7×10－2mol·L－1，因此c(HS－)＋c(H2S)=0.043mol·L－1，根据溶度积的表示，Ksp=c(Mn2＋)×c(S2－)，pH=5时，c(S2－)=1.4×10－11mol·L－1，因此c(Mn2＋)=0.020mol·L－1。

考点：考查盐类水解、电极反应式的书写、物料守恒、溶度积的计算等知识。