以废旧锌锰电池初步处理分选出的含锰废料(MnO2、MnOOH、MnO及少量Fe、Pb等）为...

以废旧锌锰电池初步处理分选出的含锰废料(MnO2、MnOOH、MnO 及少量Fe、Pb等) 为原料制备高纯MnCl2·xH2O,实现锰的再生利用。其工作流程如下：

资料a．Mn的金属活动性强于Fe；Mn2+在酸性条件下比较稳定，pH高于5.5时易被O2氧化。

资料b．生成氢氧化物沉淀的pH

注： 金属离子的起始浓度为0.1 mol·L-1

（1）过程Ⅰ的目的是浸出锰。经检验滤液1中含有的阳离子为Mn2+、Fe3+、Pb2+和H+。

①MnOOH 与浓盐酸反应的离子方程式是_______________________________。

②检验滤液1中只含Fe3+不含Fe2+的操作和现象是：_________________________________________。

③Fe3+由Fe2+转化而成，可能发生的反应有：

a．2Fe2++Cl2=2Fe3+2Cl-

b．4Fe2++O2+4H+=2Fe3++2H2O

c．……

写出c的离子方程式：____________________。

（2）过程Ⅱ的目的是除铁。有如下两种方法，

ⅰ．氨水法：将滤液1先稀释，再加适量10%的氨水，过滤。

ⅱ．焙烧法：将滤液1浓缩得到的固体于290℃焙烧，冷却，取焙烧物，加水溶解，过滤，再加盐酸酸化至pH 小于5.5。

已知：焙烧中发生的主要反应为2FeCl3+3O2=2Fe2O3+3Cl2，MnCl2和PbCl2不发生变化。

①氨水法除铁时，溶液pH 应控制在_____________之间。

②两种方法比较，氨水法除铁的缺点是____________。

（3）过程Ⅲ的目的是除铅。加入的试剂是____________。

（4）过程Ⅳ所得固体中的x的测定如下，取m1g样品，置于氯化氢氛围中加热至失去全部结晶水时，质量变为m2g。则x=____________。

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以废旧锌锰电池初步处理分选出的含锰废料(MnO2、MnOOH、MnO及少量Fe、Pb等）为原料制备高纯MnCl2·xH2O，实现锰的再生利用。其工作流程如下：

资料a:Mn的金属活动性强于Fe；Mn2+在酸性条件下比较稳定，pH高于5.5时易被O2氧化。

资料b：生成氢氧化物沉淀的pH

注：金属离子的起始浓度为0.1 mol·L-l

(1)过程I的目的是浸出锰。经检验滤液1中含有的阳离子为Mn2+、Fe3+、Pb2+和H+。

①MnO2与浓盐酸反应的离子方程式是____________。

②检验滤液1中只含Fe3+不含Fe2+的操作和现象是：分别取两份少量滤液1于试管中，一份__________；另一份 ________________。

③Fe3+由Fe2+转化而成，可能发生的反应有：

a. 2Fe2++Cl2= 2Fe3++2Cl-　　 b.4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O　　

c．……　　 写出c的离子方程式：____________________。

(2)过程Ⅱ的目的是除铁。有如下两种方法：

i．氨水法：将滤液1先稀释，再加适量10%的氨水，过滤。

ii．焙烧法：将滤液l浓缩得到的固体于290℃焙烧，冷却，取焙烧物加水溶解、过滤，滤液再加盐酸酸化至合适pH。

已知：焙烧中发生的主要反应为2FeCl3+3O22Fe2O3+3Cl2，焙烧时MnCl2和PbCl2不发生变化。

①氨水法除铁时，溶液pH应控制在__________之间。

②两种方法比较，氨水法除铁的缺点是____________。

(3)过程Ⅲ的目的是除铅。加入的试剂是____________。

(4)过程Ⅳ所得固体中的x的测定如下：取m1g样品，置于氮气氛围中加热至失去全部结晶水时，固体质量减轻m2g。则x=________。

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以废旧锌锰电池初步处理分选出的含锰废料(MnO2、MnOOH、MnO及少量Fe、Pb等）为原料制备高纯MnCl2·xH2O，实现锰的再生利用。其工作流程如下：

资料a:Mn的金属活动性强于Fe；Mn2+在酸性条件下比较稳定，pH高于5.5时易被O2氧化。

资料b：

生成氢氧化物沉淀的pH

注：金属离子的起始浓度为0.1 mol·L-l

(1)过程I的目的是浸出锰。经检验滤液1中含有的阳离子为Mn2+、Fe3+、Pb2+和H+。

①MnO2与浓盐酸反应的离子方程式是____________。

②检验滤液1中只含Fe3+不含Fe2+的操作和现象是：取少量滤液1于试管中，滴入铁氰化钾溶液，无明显变化；另取少量滤液1于试管中，_____________。

③Fe3+由Fe2+转化而成，可能发生的反应有：

a. 2Fe2++Cl2= 2Fe3++2Cl-

b.4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O

c．……

写出c的离子方程式：___________。

(2)过程Ⅱ的目的是除铁。有如下两种方法：

i．氨水法：将滤液1先稀释，再加适量10%的氨水，过滤。

ii．焙烧法：将滤液l浓缩得到的固体于290℃焙烧，冷却，取焙烧物……

已知：焙烧中发生的主要反应为2FeCl3+3O22Fe2O3+3Cl2，焙烧时MnCl2和PbCl2不发生变化。

①氨水法除铁时，溶液pH应控制在__________之间。

②补全ii中的操作：_________。

③两种方法比较，氨水法除铁的缺点是____________。

(3)过程Ⅲ的目的是除铅。加入的试剂是____________。

(4)过程Ⅳ所得固体中的x的测定如下：取m1g样品，置于氮气氛围中加热至失去全部结晶水时，质量变为m2g。则x=________。

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以废旧锌锰电池初步处理分选出的含锰废料(MnO2、MnOOH、MnO及少量Fe、Pb等）为原料制备高纯MnCl2·xH2O，实现锰的再生利用。其工作流程如下：

资料a: Mn的金属活动性强于Fe；Mn2+在酸性条件下比较稳定，pH高于5.5时易被O2氧化。

资料b:生成氢氧化物沉淀的pH见下表（金属离子的起始浓度为0.1 mol·L-1)

（1）过程I的目的是浸出锰。经检验滤液1中含有的阳离子为Mn2+、Fe3+、Pb2+和H+。

①MnO2与浓盐酸反应的离子方程式是__________________________________。

②检验滤液1中只含Fe3+不含Fe2+的操作和现象是:取少量滤液1于试管中，滴入黄色K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液，无明显变化：另取少量滤液1于试管中，___________________________。

③Fe3+由Fe2+转化而成，可能发生的反应有：i.2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-

ii.4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O　　 iii.……　　

写出iii的离子方程式：___________________________。

（2）过程II的目的是除铁，有如下两种方法：

i.氨水法：将滤液1先稀释，再加适量10%的氨水，过滤。

ii.焙烧法：将滤液1浓缩得到的固体于290°C焙烧，冷却，取焙烧物……

己知：焙烧中发生的主要反应2FeCl3+3O2=2Fe2O3+3Cl2，焙烧时MnCl2和PbCl2不发生变化。

①氨水法除铁时，溶液pH应控制在　　 _______________之间。

②补全ii中的操作：____________________。

③两种方法比较，氨水法除铁的缺点是_________________________________________。

（3）过程III的目的是除铅。加入的试剂是______________________。

（4）过程IV所得固体中的x的测定如下：取m1g样品，置于氮气氛围中加热至失去全部结晶水时，质量变为m2g。则x=________________________。

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以废旧锌锰电池初步处理分选出的含锰废料(MnO2、MnOOH、MnO及少量Fe、Pb等）为原料制备高纯MnCl2·xH2O，实现锰的再生利用。其工作流程如下：

资料a: Mn的金属活动性强于Fe；Mn2+在酸性条件下比较稳定，pH高于5.5时易被O2氧化。

资料b:生成氢氧化物沉淀的pH见下表（金属离子的起始浓度为0.1 mol·L-1)

（1）过程I的目的是浸出锰。经检验滤液1中含有的阳离子为Mn2+、Fe3+、Pb2+和H+。

①MnO2与浓盐酸反应的离子方程式是__________________________________。

②检验滤液1中只含Fe3+不含Fe2+的操作和现象是:取少量滤液1于试管中，滴入黄色K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液，无明显变化：另取少量滤液1于试管中，___________________________。

③Fe3+由Fe2+转化而成，可能发生的反应有：i.2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-

ii.4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O　　 iii.……　　

写出iii的离子方程式：___________________________。

（2）过程II的目的是除铁，有如下两种方法：

i.氨水法：将滤液1先稀释，再加适量10%的氨水，过滤。

ii.焙烧法：将滤液1浓缩得到的固体于290°C焙烧，冷却，取焙烧物……

己知：焙烧中发生的主要反应2FeCl3+3O2=2Fe2O3+3Cl2，焙烧时MnCl2和PbCl2不发生变化。

①氨水法除铁时，溶液pH应控制在　　 _______________之间。

②补全ii中的操作：____________________。

③两种方法比较，氨水法除铁的缺点是_________________________________________。

（3）过程III的目的是除铅。加入的试剂是______________________。

（4）过程IV所得固体中的x的测定如下：取m1g样品，置于氮气氛围中加热至失去全部结晶水时，质量变为m2g。则x=________________________。

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废旧电池的回收处理，既能减少对环境的污染，又能实现资源的再生利用。将废旧锌锰电池初步处理后，所得废料含MnO2、MnOOH、Zn(OH)2及少量Fe等，用该废料制备Zn和MnO2的一种工艺流程如下：

已知：

①Mn2+在酸性条件下比较稳定，pH高于5.5时易被O2氧化

②有关Ksp数据如下表所示

回答下列问题：

(1)还原焙烧过程中， MnOOH与炭黑反应，锰元素被还原为MnO，该反应的化学方程式为___________。传统的工艺是使用浓盐酸在加热条件下直接处理废料，缺点是___________。

(2)酸漫时一般会适当加热并不断搅拌，其作用是___________，滤渣1和滤渣2主要成分的化学式依次是___________。

(3)净化时，先通入O2再加入MnCO3，其目的是___________；已知净化时溶液中Mn2+、Zn2+的浓度约为0.1mol·L－1，调节pH的合理范围是___________。

(4)电解制取MnO2时，MnO2在___________极产生。

(5)中科院研究人员将MnO2和生物质置于一个由滤纸制成的折纸通道内形成电池，该电池可将软饮料中的葡萄糖作为燃料获得能量，装置如图所示。此装置中b极的电极反应式为______________________。

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锰是重要的合金材料和催化剂，在工农业生产和科技领域有广泛的用途。将废旧锌锰电池回收处理后，将含MnO2、MnOOH、Zn(OH)2及少量Fe的废料进行回收处理，能实现资源的再生利用。用该废料制备Zn和MnO2的一种工艺流程如图:

已知：Mn2+在酸性条件下比较稳定，pH高于5.5时易被O2氧化。

回答下列问题：

(1)还原焙烧过程中，MnOOH与炭黑反应，锰元素被还原为MnO，该反应的化学方程式为_____。

(2)滤渣1主要成分的化学式是________。

(3)净化阶段

①为了除掉滤渣2中的元素，选择最佳的加入试剂为______（填序号）。

A．氯水　　　　　　　 B．O2　　　　　　　　 C．氨水　　　　　　 D．MnCO3

②已知：室温下，Ksp[Mn(OH)2]=10-13，Ksp[Fe(OH)3]=1×10-38，Ksp[Zn(OH)2]=10-17。净化时溶液中Mn2+、Zn2+的浓度约为0. 1mol·L-1，调节pH的合理范围是______。

(4)将MnO2和Li2CO3按4：1的物质的量比配料，混合搅拌，然后升温至600C~750°C， 制取产品LiMn2O4。写出该反应的化学方程式：________。

(5)LiMn2O4材料常制作成可充电电池（如图），该电池的总反应为

①充电时，锰酸锂为电池的_______（填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”）；该电极上发生的电极反应式为______________。

②该电池作为电源放电时，若电路中转移0.2mol e-，则石墨电极将减重____________。

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以废旧锌锰电池中的黑锰粉（MnO2、MnO(OH)、NH4Cl、少量ZnCl2及炭黑、氧化铁等）为原料制备MnCl2，实现锰的再利用。其工作流程如下：

（1）过程Ⅰ，在空气中加热黑锰粉的目的是除炭、氧化MnO(OH)等。O2氧化MnO(OH)的化学方程式是_______。

（2）溶液a的主要成分为NH4Cl，另外还含有少量ZnCl2等。

① 溶液a呈酸性，原因是______。

② 根据如图所示的溶解度曲线，将溶液a______（填操作），可得NH4Cl粗品。

③ 提纯NH4Cl粗品，有关性质数据如下：

根据上表，设计方案提纯NH4Cl：________。

（3）检验MnSO4溶液中是否含有Fe3+：取少量溶液，加入_______（填试剂和现象），证明溶液中Fe3+沉淀完全。

（4）探究过程Ⅱ中MnO2溶解的适宜条件。

ⅰ．向MnO2中加入H2O2溶液，产生大量气泡；再加入稀H2SO4，固体未明显溶解。

ⅱ．向MnO2中加入稀H2SO4，固体未溶解；再加入H2O2溶液，产生大量气泡，固体完全溶解。

① 用化学方程式表示ⅱ中MnO2溶解的原因：________。

② 解释试剂加入顺序不同，MnO2作用不同的原因：________。

上述实验说明，试剂加入顺序不同，物质体现的性质可能不同，产物也可能不同。

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以废旧锌锰电池中的黑锰粉（MnO2、MnO(OH)、NH4Cl、少量ZnCl2及炭黑、氧化铁等）为原料制备MnCl2，实现锰的再利用。其工作流程如下：

（1）过程Ⅰ，在空气中加热黑锰粉的目的是除炭、氧化MnO(OH)等。O2氧化MnO(OH)的化学方程式是_______。

（2）溶液a的主要成分为NH4Cl，另外还含有少量ZnCl2等。

① 溶液a呈酸性，原因是______。

② 根据如图所示的溶解度曲线，将溶液a______（填操作），可得NH4Cl粗品。

③ 提纯NH4Cl粗品，有关性质数据如下：

根据上表，设计方案提纯NH4Cl：________。

（3）检验MnSO4溶液中是否含有Fe3+：取少量溶液，加入_______（填试剂和现象），证明溶液中Fe3+沉淀完全。

（4）探究过程Ⅱ中MnO2溶解的适宜条件。

ⅰ．向MnO2中加入H2O2溶液，产生大量气泡；再加入稀H2SO4，固体未明显溶解。

ⅱ．向MnO2中加入稀H2SO4，固体未溶解；再加入H2O2溶液，产生大量气泡，固体完全溶解。

① 用化学方程式表示ⅱ中MnO2溶解的原因：________。

② 解释试剂加入顺序不同，MnO2作用不同的原因：________。

上述实验说明，试剂加入顺序不同，物质体现的性质可能不同，产物也可能不同。

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锰锌铁氧体是应用广泛的高性能磁性材料。现以akg废旧碱性锌锰电池为原料（含锰元素的物质：MnO2占b%，MnOOH占c%）制备锰锌铁氧体，主要流程如下：

（1）酸浸废电池时，被溶解生成Zn2+的物质有　　　　 ，SO2的作用是　　　　 （填字母编号）。

A. 漂白剂　　　　　　 B. 沉淀剂　　　　　　 C. 氧化剂　　　　　　 D. 还原剂

（2）除汞是以氮气为载体吹入滤液带出汞蒸汽，经KMnO4溶液吸收而实现的。如图是KMnO4溶液处于不同pH时对应的单位时间Hg去除率变化图，图中物质为Hg与MnO4-在该pH范围反应的主要产物。

①pH＜6时反应的离子方程式为___________。

②汞的去除速率随pH变化的规律是_________。

（3）锌锰干电池中MnO2可以用碳酸锰在空气中煅烧制得。

已知25℃，101 kPa时：2MnO(s)＋O2(g)==2MnO2(s)　 ∆H＝-272.0 kJ/mol

MnCO3(s)==MnO(s)＋CO2(g)　 ∆H＝+116.6 kJ/mol

碳酸锰在空气中煅烧反应生成MnO2的热化学方程式是　　　　　　　　　　 。

（4）x＝0.2的锰锌铁氧体具有较高的饱和磁场强度，该锰锌铁氧体的组成用氧化物形式（最简整数比）表示为　　　　　　　　 。若制得这种锰锌铁氧体的质量为100 kg，在制取过程中不考虑损耗，需补充硫酸锰晶体（MnSO4·H2O）　　　　　　 kg。（只列出计算式）

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