Question

二氧化锰是制造锌锰干电池的基本原料，普通锌锰干电池的电池反应式为：2MnO2+Zn+2H2O=2MnOOH+Zn（OH）2．

二氧化锰是制造锌锰干电池的基本原料，普通锌锰干电池的电池反应式为：2MnO2+Zn+2H2O=2MnOOH+Zn（OH）2．工业上以软锰矿为原料，利用硫酸亚铁制备高纯度二氧化锰的流程如下（软锰矿中所有金属元素在酸性条件下均以阳离子形式存在）：某软锰矿的主要成分为MnO2，还含Si（16.27%）、Fe（5.86%）、Al（3.24%）、Zn（2.68%）和Cu（0.86%）等元素的化合物．部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的pH及部分硫化物的Ksp（均为25℃时）见下表，回答下列问题： 沉淀物 Al（OH）3 Fe（OH）3 Fe（OH）2 Mn（OH）2 Cu（OH）2 Zn（OH）2 pH 5.2 3.2 9.7 10.4 6.7 8.0 沉淀物 CuS ZnS MnS FeS Ksp 8.5×10-45 1.2×10-23 1.4×10-15 3.7×10-14 （1）硫酸亚铁在酸性条件下将MnO2还原为MnSO4，酸浸时发生的主要化学方程式为：______．（2）滤渣A的主要成分为______．（3）加入MnS的目的是除去______杂质．（4）碱性锌锰电池中，MnO2参与的电极反应式为______．（5）从废旧碱性锌锰电池中可回收利用的物质有______（写两种）

Answer 1

（1）根据FeSO₄在反应条件下将MnO₂还原为MnSO₄，Fe²⁺被氧化为Fe³⁺，故酸浸时生成硫酸锰、硫酸铁，根据元素守恒还有水生成，反应方程式为2FeSO₄+MnO₂+2H₂SO₄=MnSO₄+Fe₂（SO₄）₃+2H₂O．
故答案为：2FeSO₄+MnO₂+2H₂SO₄=MnSO₄+Fe₂（SO₄）₃+2H₂O．
（2）酸浸后的过滤液中含有Mn²⁺、Fe³⁺、Al³⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Fe²⁺，加氨水调pH至5.4，结合题中阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH可知，Fe³⁺、Al³⁺完全转化为Fe（OH）₃和Al（OH）₃沉淀，其它离子不沉淀，故滤渣A的主要成分为
Fe（OH）₃和Al（OH）₃．
故答案为：Fe（OH）₃和Al（OH）₃．
（3）根据题中硫化物的K_sp可知，加入MnS是为了生成溶解度更小的CuS、ZnS而除去Cu²⁺、Zn²⁺．
故答案为：Cu²⁺、Zn²⁺．
（4）碱性锌锰干电池中Zn作负极，则MnO₂作正极得电子，其电极反应式应为MnO₂+H₂O+e^-=MnOOH+OH^-．
故答案为：MnO₂+H₂O+e^-=MnOOH+OH^-．
（5）从碱性锌锰干电池的原料可知，其废旧电池可回收利用的物质为锌和MnO₂．
故答案为：锌、二氧化锰．