Question

20．利用廢舊干電池碳包【含MnO₂和少量的MnO（OH）、C、NH₄Cl、ZnCl₂、淀粉糊及Fe等】為原料，先制備純凈MnSO₄溶液，再與（NH₄）₂SO₄混合制備（NH₄）₂Mn（SO₄）₂•2H₂O的實(shí)驗(yàn)步驟如圖：

（1）“灼燒”時(shí)，用到的硅酸鹽質(zhì)儀器除玻璃棒外，還有泥三角、坩堝和酒精燈；灼燒的主要目的是除去C及淀粉糊等．
（2）“灼燒”后的固體經(jīng)冷卻后需要進(jìn)行稱量，稱量的目的是便于計(jì)算確定需加入的硫酸、草酸及硫酸銨的量．
（3）“制備MnSO₄溶液”時(shí)，將溶液微熱后，慢慢分次加入H₂C₂O₄•2H₂O．控制“慢慢分次”的目的可能是控制反應(yīng)速率，防止碳包泡沫沖出容器；MnO₂被還原為MnSO₄的化學(xué)方程式為MnO₂+H₂C₂O₄+H₂SO₄$\frac{\underline{\;微熱\;}}{\;}$Mn（SO₄）₂+2CO₂↑+2H₂O．
（4）請補(bǔ)充完整由制得的硫酸錳粗溶液[含少量Fe₂（SO₄）₃雜質(zhì)】制備（NH₄）₂Mn（SO₄）₂•2H₂O的實(shí)驗(yàn)方案為：邊攪拌邊向溶液中加入Mn（OH）₂，至4.1＜pH＜7.8，過濾，邊攪拌邊向?yàn)V液中加入計(jì)算量的（NH₄）₂SO₄固體，微熱使其溶解，蒸發(fā)濃縮至表面出現(xiàn)晶膜，冷卻至室溫，過濾，用乙醇洗滌2～3次晶體，濾紙吸干，得到（NH₄）₂Mn（SO₄）₂•2H₂O．
[實(shí)驗(yàn)中須使用的試劑有：Mrl（OH）₂，（NH₄）₂SO₄固體及乙醇；已知溶液中pH=7.8時(shí)Mn（OH）₂開始沉淀；pH=4.1時(shí)Fe（OH）₃沉淀完全]．

Answer 1

分析 廢舊干電池碳包【含MnO₂和少量的MnO（OH）、C、NH₄Cl、ZnCl₂、淀粉糊及Fe等】，NH₄Cl、ZnCl₂溶于水，水洗可除去，過濾、干燥得到MnO₂和少量的MnO（OH）、C、淀粉糊及Fe的混合物，灼燒該混合物，除去C及淀粉糊等，得到固體MnO₂和少量的MnO（OH）、Fe₂O₃，經(jīng)冷卻后需要進(jìn)行稱量，加入計(jì)算量的硫酸和H₂C₂O₄•2H₂O晶體：MnO₂+H₂C₂O₄+H₂SO₄$\frac{\underline{\;微熱\;}}{\;}$Mn（SO₄）₂+2CO₂↑+2H₂O，得到硫酸錳溶液含少量Fe₂（SO₄）₃雜質(zhì)，向溶液中邊攪拌邊向溶液中加入Mn（OH）₂，至4.1＜pH＜7.8，過濾，邊攪拌邊向?yàn)V液中加入計(jì)算量的（NH₄）₂SO₄固體，微熱使其溶解，蒸發(fā)濃縮至表面出現(xiàn)晶膜，冷卻至室溫，過濾，用乙醇洗滌2～3次晶體，濾紙吸干，得到（NH₄）₂Mn（SO₄）₂•2H₂O，據(jù)此分析解答．

解答 解：（1）灼燒需要用到的硅酸鹽質(zhì)儀器有玻璃棒、泥三角、坩堝和酒精燈；C、淀粉糊受熱分解生成二氧化碳和水，可與二氧化錳等分離，故灼燒可除去C及淀粉糊等；
故答案為：泥三角、坩堝和酒精燈；除去C及淀粉糊等；
（2）由流程可知，硫酸、草酸及硫酸銨的加入需要確定量，故“灼燒”后的固體經(jīng)冷卻后需要進(jìn)行稱量，便于計(jì)算確定需加入的硫酸、草酸及硫酸銨的量；
故答案為：便于計(jì)算確定需加入的硫酸、草酸及硫酸銨的量；
（3）MnO₂被還原為MnSO₄的化學(xué)方程式為MnO₂+H₂C₂O₄+H₂SO₄$\frac{\underline{\;微熱\;}}{\;}$Mn（SO₄）₂+2CO₂↑+2H₂O，其中慢慢分次加入H₂C₂O₄•2H₂O，可以控制反應(yīng)速率，防止碳包泡沫沖出容器；
故答案為：控制反應(yīng)速率，防止碳包泡沫沖出容器；MnO₂+H₂C₂O₄+H₂SO₄$\frac{\underline{\;微熱\;}}{\;}$Mn（SO₄）₂+2CO₂↑+2H₂O；
（4）硫酸錳溶液[含少量Fe₂（SO₄）₃雜質(zhì)，加入Mn（OH）₂調(diào)節(jié)pH促進(jìn)鐵離子的水解便于生成沉淀除去，已知溶液中pH=7.8時(shí)Mn（OH）₂開始沉淀；pH=4.1時(shí)Fe（OH）₃沉淀完全，故pH范圍為4.1＜pH＜7.8，過濾后，加入（NH₄）₂SO₄固體，蒸發(fā)濃縮得到（NH₄）₂Mn（SO₄）₂•2H₂O，具體操作為：向溶液中邊攪拌邊向溶液中加入Mn（OH）₂，至4.1＜pH＜7.8，過濾，邊攪拌邊向?yàn)V液中加入計(jì)算量的（NH₄）₂SO₄固體，微熱使其溶解，蒸發(fā)濃縮至表面出現(xiàn)晶膜，冷卻至室溫，過濾，用乙醇洗滌2～3次晶體，濾紙吸干，得到（NH₄）₂Mn（SO₄）₂•2H₂O；
故答案為：至4.1＜pH＜7.8，過濾，邊攪拌邊向?yàn)V液中加入計(jì)算量的（NH₄）₂SO₄固體，微熱使其溶解，蒸發(fā)濃縮至表面出現(xiàn)晶膜，冷卻至室溫，過濾，用乙醇洗滌2～3次晶體．

點(diǎn)評 本題考查了物質(zhì)的制備，涉及對工藝流程的理解、氧化還原反應(yīng)、對條件的控制選擇與理解等，理解工藝流程原理是解題的關(guān)鍵，是對學(xué)生綜合能力的考查，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)與靈活運(yùn)用能力，題目難度中等．