Question

17．如圖1是某科技小組，以廢舊鋅錳干電池為原料，回收及制備多種用途的碳酸錳和相關物質(zhì)的主要流程（如圖2）：

（1）灼燒黑色粉末變成黑褐色是因為有少量MnO₂發(fā)生了反應生成了少量的MnO，其可能的反應方程式為：2MnO₂+C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MnO+CO₂↑或MnO₂+C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnO+CO↑．
（2）還原過程是先加入稀硫酸再加入草酸，寫出反應化學方程式：MnO₂+H₂C₂O₄+H₂SO₄=MnSO₄+2CO₂↑+2H₂O；在該過程中甲同學發(fā)現(xiàn)加入硫酸，部分固體溶解只剩余黑色固體，接著他沒有加入草酸而是加入一定量的雙氧水，發(fā)現(xiàn)固體也完全溶解了；乙同學在加硫酸后也沒有加草酸，他又加入了一定量氨水，無明顯變化，測得這時溶液的PH值為9，他接著又加入雙氧水，發(fā)現(xiàn)黑色固體不減反增，寫出導致固體增加的離子方程式：Mn²⁺+H₂O₂+2OH^-=MnO₂↓+2H₂O；比較甲、乙兩位同學的實驗，針對MnO₂和H₂O₂氧化性的強弱，你得出的結論是：酸性條件下氧化性MnO₂＞H₂O₂，堿性條件下氧化性MnO₂＜H₂O₂．
（3）操作1和操作2相同，其名稱是過濾．
（4）硫酸錳轉化為碳酸錳的操作是，在60℃下調(diào)節(jié)PH值后加入碳酸氫銨溶液，直到不再有氣泡產(chǎn)生后再加熱反應1小時，寫出反應的離子方程式：Mn²⁺+2HCO₃ ^-=MnCO₃↓+CO₂↑+H₂O．
（5）已知鋅錳干電池的總反應為Zn+2NH₄Cl+2MnO₂=Zn（NH₃）₂Cl₂+2MnOOH，寫出電池的正極反應式MnO₂+NH₄⁺+e^-=MnO（OH）+NH₃；電解MnSO₄溶液回收錳的陽極的電極反應式：2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺（或4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O）．

Answer 1

分析 （1）廢舊鋅錳干電池剝離出的黑色粉末水浸后過濾分離得到黑色粉末含有含有碳粉和二氧化錳，碳有還原性，在加熱時可將二氧化錳還原成氧化錳；
（2）還原過程中草酸將二氧化錳還原成硫酸錳；根據(jù)題中現(xiàn)象描述可知，在酸性條件下雙氧水能溶解二氧化錳，說明二氧化錳能氧化雙氧水，在堿性條件下，加入雙氧水，發(fā)現(xiàn)黑色固體不減反增，說明溶液中的錳離子變成了二氧化錳，即雙氧水將錳離子氧化成了二氧化錳；
（3）操作1和操作2都是分離固體和液體；
（4）硫酸錳中加入碳酸氫銨溶液生成碳酸錳，同時有氣泡產(chǎn)生，生成了二氧化碳；
（5）在鋅錳干電池中，二氧化錳是氧化劑，在正極發(fā)生還原反應生成MnOOH，電解MnSO₄溶液時，陽極上是水電離出的氫氧根離子放電生成氧氣，陰極上是錳離子得電子生成錳．

解答 解：（1）廢舊鋅錳干電池剝離出的黑色粉末水浸后過濾分離得到黑色粉末含有含有碳粉和二氧化錳，碳有還原性，在加熱時可將二氧化錳還原成氧化錳，反應的化學方程式為2MnO₂+C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MnO+CO₂↑或MnO₂+C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnO+CO↑，
故答案為：2MnO₂+C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MnO+CO₂↑或MnO₂+C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnO+CO↑；
（2）還原過程中草酸將二氧化錳還原成硫酸錳，反應方程式為：MnO₂+H₂C₂O₄+H₂SO₄=MnSO₄+2CO₂↑+2H₂O，根據(jù)題中現(xiàn)象描述可知，在酸性條件下雙氧水能溶解二氧化錳，說明二氧化錳能氧化雙氧水，在堿性條件下，加入雙氧水，發(fā)現(xiàn)黑色固體不減反增，說明溶液中的錳離子變成了二氧化錳，即雙氧水將錳離子氧化成了二氧化錳，反應方程式為Mn²⁺+H₂O₂+2OH^-=MnO₂↓+2H₂O，比較甲、乙兩位組員實驗可得出的結論是酸性條件下氧化性MnO₂＞H₂O₂，堿性條件下氧化性MnO₂＜H₂O₂，
故答案為：MnO₂+H₂C₂O₄+H₂SO₄=MnSO₄+2CO₂↑+2H₂O；Mn²⁺+H₂O₂+2OH^-=MnO₂↓+2H₂O；酸性條件下氧化性MnO₂＞H₂O₂，堿性條件下氧化性MnO₂＜H₂O₂；
（3）操作1和操作2都是分離固體和液體，應采取過濾方法，
故答案為：過濾；
（4）硫酸錳中加入碳酸氫銨溶液生成碳酸錳，同時有氣泡產(chǎn)生，生成了二氧化碳，反應離子方程式為：Mn²⁺+2HCO₃ ^-=MnCO₃↓+CO₂↑+H₂O，
故答案為：Mn²⁺+2HCO₃ ^-=MnCO₃↓+CO₂↑+H₂O；
（5）在鋅錳干電池中，二氧化錳是氧化劑，在正極發(fā)生還原反應生成MnOOH，電極反應式為：MnO₂+NH₄⁺+e^-=MnO（OH）+NH₃，電解MnSO₄溶液時，陽極上是水電離出的氫氧根離子放電生成氧氣，陰極上是錳離子得電子生成錳，陽極的電極反應式為：2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺（或4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O），
故答案為：MnO₂+NH₄⁺+e^-=MnO（OH）+NH₃；2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺（或4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O）．

點評 本題屬于化學工藝流程題目，題目涉及方程式的書寫、電極反應式的書寫、氧化還原反應等知識，側重考查學生對原理的分析理解、信息獲取與遷移應用，題目難度中等．