Question

锌锰干电池的负极是作为电池壳体的金属锌，正极是被二氧化锰和碳粉包围的石墨电极，电解质是氯化锌和氯化铵的糊状物，该电池放电过程中产生MnOOH。废旧电池中的Zn、Mn元素的回收，对环境保护有重要的意义。

Ⅰ.回收锌元素，制备ZnCl₂

步骤一：向除去壳体及石墨电极的黑色糊状物中加水，搅拌，充分溶解，经过滤分离得固体和滤液。

步骤二：处理滤液，得到ZnCl₂·xH₂O晶体。

步骤三：将SOCl₂与ZnCl₂·xH₂O晶体混合制取无水ZnCl₂。

制取无水ZnCl₂，回收剩余的SOCl₂并验证生成物中含有SO₂(夹持及加热装置略)的装置如图：

(已知：SOCl₂是一种常用的脱水剂，熔点－105℃，沸点79℃，140℃以上时易分解，与水剧烈反应生成两种气体。)

（1）写出SOCl₂与水反应的化学方程式：__。

（2）接口的连接顺序为a→__→__→h→i→__→__→__→e。

Ⅱ.回收锰元素，制备MnO₂

（3）洗涤步骤一得到的固体，判断固体洗涤干净的方法：__。

（4）洗涤后的固体经初步蒸干后进行灼烧，灼烧的目的：__。

Ⅲ.二氧化锰纯度的测定

称取1.40g灼烧后的产品，加入2.68g草酸钠(Na₂C₂O₄)固体，再加入足量的稀硫酸并加热(杂质不参与反应)，充分反应后冷却，将所得溶液转移到100mL容量瓶中用蒸馏水稀释至刻线，从中取出20.00mL，用0.0200mol/L高锰酸钾溶液进行滴定，滴定三次，消耗高锰酸钾溶液体积的平均值为17.30mL。

（5）写出MnO₂溶解反应的离子方程式__。

（6）产品的纯度为__。

（7）若灼烧不充分，滴定时消耗高锰酸钾溶液体积__(填“偏大”“偏小”“不变”)。

Answer

SOCl2＋H2O=SO2↑＋2HCl↑ f g b c d 取最后一次洗液，滴加稀HNO3酸化的AgNO3溶液，若无白色沉淀生成，则说明固体洗涤干净 除去碳粉，并将MnOOH氧化为MnO2 MnO2＋C2O42-＋4H+=Mn2+＋2CO2↑＋2H2O 97.4% 偏大

【解析】

根据实验原理及实验装置图，分析装置的链接顺序；根据题干信息中物质的性质及氧化还原反应原理书写相关反应方程式；根据滴定原理计算产品纯度并进行误差分析。

（1）根据已知条件，SOCl2与水反应生成与水剧烈反应生成两种气体，根据元素守恒判断为SO2和HCl，则反应方程式为SOCl2＋H2O=SO2↑＋2HCl↑，故答案为：SOCl2＋H2O=SO2↑＋2HCl↑；

（2）三颈烧瓶中SOCl2吸收结晶水得到SO2与HCl，用冰水冷却收集SOCl2，浓硫酸吸收水蒸气，防止后面溶液中的水蒸气进入锥形瓶中，用品红溶液检验SO2，用氢氧化钠溶液吸收尾气中的SO2与HCl，防止污染环境，h装置防止倒吸，接口的连接顺序为a→f→g→h→i→b→c→d→e，故答案为：f；g；b ； c；d；

（3）判断固体洗涤干净的方法是检验洗涤液中有没有Cl－：取最后一次洗液，滴加稀HNO3酸化的AgNO3溶液，若无白色沉淀生成，则说明固体洗涤干净，故答案为：取最后一次洗液，滴加稀HNO3酸化的AgNO3溶液，若无白色沉淀生成，则说明固体洗涤干净；

（4）灼烧除去碳，并将MnOOH氧化为MnO2，故答案为：除去碳粉，并将MnOOH氧化为MnO2；

（5）在H＋作用下，KMnO4、MnO2与C2O反应的离子方程式分别为2MnO＋5C2O＋16H＋=2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O、MnO2＋C2O＋4H＋===Mn2＋＋2CO2↑＋2H2O，故答案为：MnO2＋C2O42-＋4H+=Mn2+＋2CO2↑＋2H2O；

（6）n(C2O)＝2.68g÷134g·mol－1＝0.02mol；滴定100mL稀释后溶液，消耗n(MnO)＝0.0200mol·L－1×0.01730L×5＝0.001730mol；根据氧化还原反应中得失电子数相等得n(MnO2)×2＋0.001730mol×5＝0.0200mol×2，得n(MnO2)＝0.015675mol，MnO2的质量分数＝＝0.974，即97.4%，故答案为：97.4%；

（7）若灼烧不充分，杂质也会消耗高锰酸钾，滴定时消耗高锰酸钾溶液体积将偏大，故答案为：偏大。