問題詳情:
.以廢舊鋅錳電池初步處理分選出的含錳廢料(MnO2、MnOOH、MnO 及少量Fe、Pb等) 為原料製備高純MnCl2·xH2O,實現錳的再生利用。其工作流程如下:
資料a.Mn的金屬活動*強於Fe;Mn2+在**條件下比較穩定,pH高於5.5時易被O2氧化。
資料b.生成*氧化物沉澱的pH
Mn(OH)2 | Pb(OH)2 | Fe(OH)3 | |
開始沉澱時 | 8.1 | 6.5 | 1.9 |
完全沉澱時 | 10.1 | 8.5 | 3.2 |
注: 金屬離子的起始濃度為0.1 mol·L-1
(1)過程Ⅰ的目的是浸出錳。經檢驗濾液1中含有的陽離子為Mn2+、Fe3+、Pb2+和H+。
①MnOOH 與濃鹽*反應的離子方程式是_______________________________。
②檢驗濾液1中只含Fe3+不含Fe2+的*作和現象是:_________________________________________。
③Fe3+由Fe2+轉化而成,可能發生的反應有:
a.2Fe2++Cl2=2Fe3+2Cl-
b.4Fe2++O2+4H+=2Fe3++2H2O
c.……
寫出c的離子方程式:____________________。
(2)過程Ⅱ的目的是除鐵。有如下兩種方法,
ⅰ.氨水法:將濾液1先稀釋,再加適量10%的氨水,過濾。
ⅱ.焙燒法:將濾液1濃縮得到的固體於290℃焙燒,冷卻,取焙燒物,加水溶解,過濾,再加鹽**化至pH 小於5.5。
已知:焙燒中發生的主要反應為2FeCl3+3O2=2Fe2O3+3Cl2,MnCl2和PbCl2不發生變化。
①氨水法除鐵時,溶液pH 應控制在_____________之間。
②兩種方法比較,氨水法除鐵的缺點是____________。
(3)過程Ⅲ的目的是除鉛。加入的試劑是____________。
(4)過程Ⅳ所得固體中的x的測定如下,取m1g樣品,置於*化*氛圍中加熱至失去全部結晶水時,質量變為m2g。則x=____________。
【回答】
(1). 2MnOOH+6H++2Cl-2Mn2++Cl2↑+4H2O (2). 取少量濾液1於試管中,滴入鐵*化鉀溶液,無藍*沉澱生成或另取少量濾液1於試管中,滴加KSCN溶液,變紅 (3). MnO2+4H++2Fe2+=Mn2++2Fe3++2H2O 或MnOOH+3H++Fe2+=Mn2++Fe3++2H2O (4). 3.2~6.5 (5). 引入雜質NH4+ (6). Mn (7). 7(m1-m2)/m2
【解析】
(1)①含錳廢料(MnO2、MnOOH、MnO及少量Fe、Pb等)與濃鹽*反應,過濾濾液1中含有的陽離子為Mn2+、Fe3+、Pb2+和H+,所以濃鹽*與MnOOH反應,Mn元素化合價降低到+2價,-1價的Cl-被氧化產生*氣,離子方程式:2MnOOH+6H++2Cl-2Mn2++Cl2↑+4H2O;②要檢驗濾液1中只含Fe3+不含Fe2+,取濾液1分在2支試管中,一支試管中滴加鐵*化鉀溶液,無明顯變化,説明濾液1中無Fe2+,另一支試管中滴加KSCN溶液,溶液變紅説明濾液1中有Fe3+;③Fe3+由Fe2+轉化而成,可能是由*氣、氧氣氧化Fe2+,也可能由MnO2、MnOOH氧化Fe2+,所以可能發生的反應為:MnO2+4H++2Fe2+=Mn2++2Fe3++2H2O 或MnOOH+3H++Fe2+=Mn2++Fe3++2H2O正確*為:MnO2+4H++2Fe2+=Mn2++2Fe3++2H2O 或MnOOH+3H++Fe2+=Mn2++Fe3++2H2O;
(2)①根據題幹信息:Fe(OH)3開始沉澱的PH=1.9,完全沉澱的PH=3.2,Mn(OH)2開始沉澱的PH=8.1,Pb(OH)2開始沉澱的PH=6.5,調節pH除去鐵離子,pH大於3.2時,鐵離子沉澱完全,鉛離子、錳離子不能沉澱,所以pH應小於6.5,正確*為:3.2~6.5;②氨水法除鐵的過程中存在NH4+離子,所以兩種方法比較,此方法的缺點是引入雜質NH4+,正確*是:引入雜質NH4+離子;
(3)根據題幹信息:Mn的金屬活動*強於Fe和金屬活動順序表可知:Mn的金屬*比Pb強,因此加入錳,將鉛離子置換與溶液分離,自身生成錳離子,不引入雜質,正確*是:加入的試劑是Mn;
(4)m1gMnCl2•xH2O置於*化*氛圍中加熱至失去全部結晶水時,生成MnCl2質量為m2g,則結晶水的質量為m(H2O)=(m1-m2)g,根據方程式MnCl2·xH2OMnCl2+xH2O計算:126:18x=m2:(m1-m2),x=7(m1-m2)/m2,正確*:x=7(m1-m2)/m2。
知識點:電離平衡 水解平衡
題型:綜合題