Question

【題目】鋅錳干電池的負極是作為電池殼體的金屬鋅，正極是被二氧化錳和碳粉包圍的石墨電極，電解質是氯化鋅和氯化銨的糊狀物，該電池放電過程中產生MnOOH。廢舊電池中的Zn、Mn元素的回收，對環(huán)境保護有重要的意義。

Ⅰ.回收鋅元素，制備ZnCl2

步驟一：向除去殼體及石墨電極的黑色糊狀物中加水，攪拌，充分溶解，經過濾分離得固體和濾液。

步驟二：處理濾液，得到ZnCl2·xH2O晶體。

步驟三：將SOCl2與ZnCl2·xH2O晶體混合制取無水ZnCl2。

制取無水ZnCl2，回收剩余的SOCl2并驗證生成物中含有SO2(夾持及加熱裝置略)的裝置如圖：

(已知：SOCl2是一種常用的脫水劑，熔點－105℃，沸點79℃，140℃以上時易分解，與水劇烈反應生成兩種氣體。)

（1）寫出SOCl2與水反應的化學方程式：__。

（2）接口的連接順序為a→__→__→h→i→__→__→__→e。

Ⅱ.回收錳元素，制備MnO2

（3）洗滌步驟一得到的固體，判斷固體洗滌干凈的方法：__。

（4）洗滌后的固體經初步蒸干后進行灼燒，灼燒的目的：__。

Ⅲ.二氧化錳純度的測定

稱取1.40g灼燒后的產品，加入2.68g草酸鈉(Na2C2O4)固體，再加入足量的稀硫酸并加熱(雜質不參與反應)，充分反應后冷卻，將所得溶液轉移到100mL容量瓶中用蒸餾水稀釋至刻線，從中取出20.00mL，用0.0200mol/L高錳酸鉀溶液進行滴定，滴定三次，消耗高錳酸鉀溶液體積的平均值為17.30mL。

（5）寫出MnO2溶解反應的離子方程式__。

（6）產品的純度為__。

（7）若灼燒不充分，滴定時消耗高錳酸鉀溶液體積__(填“偏大”“偏小”“不變”)。

Answer 1

【答案】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，若無白色沉淀生成，則說明固體洗滌干凈 除去碳粉，并將MnOOH氧化為MnO2 MnO2＋C2O42-＋4H+=Mn2+＋2CO2↑＋2H2O 97.4% 偏大

【解析】

根據(jù)實驗原理及實驗裝置圖，分析裝置的鏈接順序；根據(jù)題干信息中物質的性質及氧化還原反應原理書寫相關反應方程式；根據(jù)滴定原理計算產品純度并進行誤差分析。

（1）根據(jù)已知條件，SOCl2與水反應生成與水劇烈反應生成兩種氣體，根據(jù)元素守恒判斷為SO2和HCl，則反應方程式為SOCl2＋H2O=SO2↑＋2HCl↑，故答案為：SOCl2＋H2O=SO2↑＋2HCl↑；

（2）三頸燒瓶中SOCl2吸收結晶水得到SO2與HCl，用冰水冷卻收集SOCl2，濃硫酸吸收水蒸氣，防止后面溶液中的水蒸氣進入錐形瓶中，用品紅溶液檢驗SO2，用氫氧化鈉溶液吸收尾氣中的SO2與HCl，防止污染環(huán)境，h裝置防止倒吸，接口的連接順序為a→f→g→h→i→b→c→d→e，故答案為：f；g；b ； c；d；

（3）判斷固體洗滌干凈的方法是檢驗洗滌液中有沒有Cl－：取最后一次洗液，滴加稀HNO3酸化的AgNO3溶液，若無白色沉淀生成，則說明固體洗滌干凈，故答案為：取最后一次洗液，滴加稀HNO3酸化的AgNO3溶液，若無白色沉淀生成，則說明固體洗滌干凈；

（4）灼燒除去碳，并將MnOOH氧化為MnO2，故答案為：除去碳粉，并將MnOOH氧化為MnO2；

（5）在H＋作用下，KMnO4、MnO2與C2O反應的離子方程式分別為2MnO＋5C2O＋16H＋=2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O、MnO2＋C2O＋4H＋===Mn2＋＋2CO2↑＋2H2O，故答案為：MnO2＋C2O42-＋4H+=Mn2+＋2CO2↑＋2H2O；

（6）n(C2O)＝2.68g÷134g·mol－1＝0.02mol；滴定100mL稀釋后溶液，消耗n(MnO)＝0.0200mol·L－1×0.01730L×5＝0.001730mol；根據(jù)氧化還原反應中得失電子數(shù)相等得n(MnO2)×2＋0.001730mol×5＝0.0200mol×2，得n(MnO2)＝0.015675mol，MnO2的質量分數(shù)＝＝0.974，即97.4%，故答案為：97.4%；

（7）若灼燒不充分，雜質也會消耗高錳酸鉀，滴定時消耗高錳酸鉀溶液體積將偏大，故答案為：偏大。