关注我们

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)

数学试题 05-05
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:
 
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

 

 

Mn(OH)2

Pb(OH)2

Fe(OH)3

开始沉淀时

8.1

6.5

1.9

完全沉淀时

10.1

8.5

3.2

注:金属离子的起始浓度为0.1mol·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,滴入铁氰化钾溶液,无蓝色沉淀生成;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+=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......。
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=_____________。
【答案】    (1). MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O    (2). 滴加KSCN溶液,变红    (3). MnO2+4H++2Fe2+=Mn2++2Fe3++2H2O或MnOOH+3H++Fe2+=Mn2++Fe3++2H2O    (4). 3.2~5.5    (5). 加水溶解,快速过滤,再加盐酸酸化至pH小于5.5    (6). 引入杂质NH4+    (7). 锰    (8).
【解析】
【分析】
含锰废料(MnO2、MnOOH、MnO及少量Fe、Pb等)与浓盐酸反应,过滤滤液1中含有的阳离子为Mn2+、Fe3+、Pb2+和H+,过程II除去铁离子,过程III用锰除去铅离子。
【详解】(1)①MnO2与浓盐酸反应产生氯气,反应的离子方程式为:MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O ,故答案为:MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O 。
②亚铁离子与铁氰化钾溶液生成蓝色沉淀,铁离子使KSCN溶液显红色,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,无蓝色沉淀生成,另取少量滤液1于试管中,滴加KSCN溶液,变红,
故答案为:取少量滤液1于试管中,滴入铁氰化钾溶液,无蓝色沉淀生成,另取少量滤液1于试管中,滴加KSCN溶液,变红;
③Fe3+由Fe2+转化而成,由a、b两个方程式得:可能由氯气、氧气氧化,也可能由二氧化锰氧化,反应的离子方程式为:MnO2+4H++2Fe2+=Mn2++2Fe3++2H2O,故答案为:MnO2+4H++2Fe2+=Mn2++2Fe3++2H2O;
(2)①调节pH除去铁离子,pH大于3.2时,铁离子沉淀完全,铅离子、锰离子不能沉淀,小于5.5时锰离子不易氧化,故pH应小于5.5, 故答案为:3.2~5.5;
②补全ⅱ中的操作:加水溶解,快速过滤,再加盐酸酸化至pH小于5.5 ,故答案为:加水溶解,快速过滤,再加盐酸酸化至pH小于5.5 。
③两种方法比较,氨水法除铁的缺点是:氨水法除铁的过程中,会引入杂质NH4+,
故答案为:引入杂质NH4+;
(3)过程Ⅲ的目的是除铅。用活泼金属置换不活泼金属,加入锰,将铅离子置换与溶液分离,自身生成锰离子,不引入杂质,故答案为:Mn;
(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。m1gMnCl2·xH2O置于氮气氛围中加热至失去全部结晶水时,生成MnCl2质量为m2g,则n(MnCl2)=,结晶水的质量为(m1-m2)g,n(H2O)=,则1:x=n(MnCl2):n(H2O),解得:x=
故答案为:
【点睛】本题考查了物质制备方案设计,侧重于学生的分析、实验能力的考查,题目涉及离子方程式的书写、物质组成的计算等知识,解题关键:注意把握实验的流程、相关物质的性质以及题目信息。

喜欢发布评论
留言与评论(共有 0 条评论)
   
验证码: