2019高考化學(xué) 難點(diǎn)剖析 專題52 廢舊電池的處理練習(xí).doc

《2019高考化學(xué) 難點(diǎn)剖析 專題52 廢舊電池的處理練習(xí).doc》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019高考化學(xué) 難點(diǎn)剖析 專題52 廢舊電池的處理練習(xí).doc（27頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

專題52 廢舊電池的處理 1．（2018屆湖北省高三4月調(diào)研考試）三元電池成為2018年我國(guó)電動(dòng)汽車的新能源，其電極材料可表示為，且x+y+z=1.充電時(shí)電池總反應(yīng)為L(zhǎng)iNixCoyMnzO2+6C(石墨)=Li1-aNixCoyMnzO2+LiaC6，其電池工作原理如圖所示，兩極之間有一個(gè)允許特定的離子X(jué)通過(guò)的隔膜。下列說(shuō)法正確的是 A． 允許離子X(jué)通過(guò)的隔膜屬于陰離子交換膜 B． 充電時(shí)，A 為陰極，Li+被氧化 C． 可從無(wú)法充電的廢舊電池的石墨電極中回收金屬鋰 D． 放電時(shí)，正極反應(yīng)式為 Li1-aNixCoyMnzO2+aLi ++ae-= LiNixCoyMnzO2 【答案】D 2．（2018屆廣東省深圳中學(xué)高三上學(xué)期第一次階段性檢測(cè)）鋅錳干電池是最早的實(shí)用電池?，F(xiàn)用下列工藝回收正極材料中的金屬（部分條件未給出）。 （1）堿性鋅錳電池反應(yīng)為：Zn+2MnO2+2H2O＝Zn(OH)2+2MnO(OH)，電解質(zhì)是KOH，該電池的負(fù)極材料為_(kāi)_________(填化學(xué)式)，MnO（OH）中Mn的化合價(jià)為：________,正極反應(yīng)式為:__________。 （2）黑粉的主要成份為 MnO2和石墨，寫(xiě)出反應(yīng)①的化學(xué)方程式：______。 （3）MnO2的轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如下表： 溫度/℃ 20 40 60 80 100 轉(zhuǎn)化率/℃ 86.0 90.0 91.3 92.0 92.1 生產(chǎn)中常選反應(yīng)溫度為80℃，其理由是：_______。 （4）“沉錳”過(guò)程中生成堿式碳酸錳[MnCO3?6Mn(OH)2?5H2O]，寫(xiě)出其離子反應(yīng)方程式：_______，檢驗(yàn)沉淀是否洗凈的操作是：_______。濾液③中可回收的物質(zhì)為：________（填化學(xué)式）。 （5）“預(yù)處理”時(shí)，廢舊鋅錳電池經(jīng)過(guò)拆解、篩分得到炭包，其中含 MnO2為34.8%。稱取5.000 g炭包，經(jīng)處理得到3.211 g MnSO4?H2O，計(jì)算錳的回收率為：_____。 【答案】 Zn +3價(jià) MnO2+H2O+e-=MnO(OH)+OH MnO2+2FeSO4+2H2SO4=MnSO4+Fe2(SO4)3+2H2O 由表格中的數(shù)據(jù)可知，MnO2的轉(zhuǎn)化率隨溫度的升高而升高，80℃時(shí)MnO2的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)較高，更高的溫度會(huì)增加能耗，增大生產(chǎn)成本，得不償失。 7Mn2++7CO32-+11H2O=MnCO36Mn(OH)25H2O↓+6CO2↑ 取少量最后一次洗滌濾液于試管中，向其中滴加BaCl2溶液，觀察是否有白色沉淀生成，若無(wú)白色沉淀生成，則說(shuō)明沉淀已洗滌干凈；若有白色沉淀生成，則說(shuō)明未洗滌干凈。 Na2SO4 95% 【解析】（1）堿性鋅錳電池反應(yīng)為：Zn+2MnO2+2H2O＝Zn(OH)2+2MnO(OH)，電解質(zhì)是KOH，活潑金屬Zn為該電池的負(fù)極材料，MnO（OH）中氧為-2價(jià)，氫為+1價(jià)，則Mn的化合價(jià)為：+3價(jià)；正極MnO2得到電子產(chǎn)生MnO(OH)，電極反應(yīng)式為：MnO2+H2O+e-=MnO(OH)+OH；（2）黑粉的主要成份為 MnO2和石墨，寫(xiě)出反應(yīng)①是MnO2、2FeSO4和2H2SO4反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為： MnO2+2FeSO4+2H2SO4=MnSO4+Fe2(SO4)3+2H2O；（3）由表格中的數(shù)據(jù)可知，MnO2的轉(zhuǎn)化率隨溫度的升高而升高，80℃時(shí)MnO2的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)較高，更高的溫度會(huì)增加能耗，增大生產(chǎn)成本，得不償失，故生產(chǎn)中常選反應(yīng)溫度為80℃；（4）“沉錳”過(guò)程中生成堿式碳酸錳[MnCO3?6Mn(OH)2?5H2O]，其離子反應(yīng)方程式為：7Mn2++7CO32-+11H2O=MnCO36Mn(OH)25H2O↓+6CO2↑，檢驗(yàn)沉淀是否洗凈的操作是：取少量最后一次洗滌濾液于試管中，向其中滴加BaCl2溶液，觀察是否有白色沉淀生成，若無(wú)白色沉淀生成，則說(shuō)明沉淀已洗滌干凈；若有白色沉淀生成，則說(shuō)明未洗滌干凈；根據(jù)反應(yīng)可知 7Mn2++7CO32-+11H2O=MnCO36Mn(OH)25H2O↓+6CO2↑，濾液③中可回收的物質(zhì)為：Na2SO4；（5）根據(jù)MnO2~~~ MnSO4?H2O，理論上n(MnO2)=n(MnSO4?H2O)=34.8%，但實(shí)際上只有3.211g MnSO4?H2O，所以錳的回收率為100%=95%。 3．酸性鋅錳干電池是一種一次電池，外殼為金屬鋅，中間是碳棒，其周圍是碳粉，MnO2，ZnCl2和NH4Cl等組成的糊狀填充物，該電池在放電過(guò)程產(chǎn)生MnOOH，回收處理該廢電池可得到多種化工原料，有關(guān)數(shù)據(jù)下表所示： 溶解度/（g/100g水） 化合物 Zn（OH）2 Fe（OH）2 Fe（OH）3 Ksp近似值 10-17 10-17 10-39 回答下列問(wèn)題： （1）該電池的正極反應(yīng)式為 ，電池反應(yīng)的離子方程式為 （2）維持電流強(qiáng)度為0.5A，電池工作五分鐘，理論上消耗Zn g。（已經(jīng)F＝96500C/mol） （3）廢電池糊狀填充物加水處理后，過(guò)濾，濾液中主要有ZnCl2和NH4Cl，二者可通過(guò)____分離回收；濾渣的主要成分是MnO2、______和 ，欲從中得到較純的MnO2，最簡(jiǎn)便的方法是 ，其原理是 。 （4）用廢電池的鋅皮制備ZnSO47H2O的過(guò)程中，需去除少量雜質(zhì)鐵，其方法是：加稀硫酸和H2O2溶解，鐵變?yōu)開(kāi)____，加堿調(diào)節(jié)至pH為 時(shí)，鐵剛好完全沉淀（離子濃度小于110-5mol/L時(shí)，即可認(rèn)為該離子沉淀完全）；繼續(xù)加堿調(diào)節(jié)至pH為_(kāi)____時(shí)，鋅開(kāi)始沉淀（假定Zn2＋濃度為0.1mol/L）。若上述過(guò)程不加H2O2后果是 ，原因是 。 【答案】（1）MnO2＋e—＋H＋＝MnOOH；Zn＋2MnO2＋2H＋＝Zn2＋＋2MnOOH （2）0.05g （3）加熱濃縮、冷卻結(jié)晶；碳粉、MnOOH；在空氣中加熱；碳粉轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2，MnOOH氧化為MnO2（4）Fe3＋；2.7；6；Zn2＋和Fe2＋分離不開(kāi)；Fe（OH）2和Zn（OH）2的Ksp相近 （3）廢電池糊狀填充物加水處理后，過(guò)濾，濾液中主要有氯化鋅和氯化銨。根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知氯化鋅的溶解度受溫度影響較大，因此兩者可以通過(guò)結(jié)晶分離回收，即通過(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶實(shí)現(xiàn)分離。二氧化錳、鐵粉、MnOOH均難溶于水，因此濾渣的主要成分是二氧化錳、碳粉、MnOOH。由于碳燃燒生成CO2，MnOOH能被氧化轉(zhuǎn)化為二氧化錳，所以欲從中得到較純的二氧化錳，最簡(jiǎn)便的方法是在空氣中灼燒。 （4）雙氧水具有強(qiáng)氧化性，能把鐵氧化為鐵離子，因此加入稀硫酸和雙氧水，溶解后鐵變?yōu)榱蛩徼F。根據(jù)氫氧化鐵的溶度積常數(shù)可知，當(dāng)鐵離子完全沉淀時(shí)溶液中鐵離子濃度為10—5mol/L，則溶液中氫氧根的濃度＝，所以氫離子濃度是210—3mol/L，pH＝2.7，因此加堿調(diào)節(jié)pH為2.7時(shí)鐵剛好完全沉淀。Zn2＋濃度為0.1mol/L，根據(jù)氫氧化鋅的溶度積常數(shù)可知開(kāi)始沉淀時(shí)的氫氧根濃度為＝＝10—8mol/L，氫離子濃度是10—6mol/L，pH＝6，即繼續(xù)加堿調(diào)節(jié)pH為6時(shí)鋅開(kāi)始沉淀。如果不加雙氧水，則鐵與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵，由于氫氧化亞鐵和氫氧化鋅的溶度積常數(shù)接近，因此在沉淀鋅離子的同時(shí)亞鐵離子也沉淀，導(dǎo)致生成的氫氧化鋅不純，無(wú)法分離開(kāi)Zn2＋和Fe2＋。 4．（2018屆陜西省西安市長(zhǎng)安區(qū)高三教學(xué)質(zhì)量檢測(cè)）下圖表示從廢舊普通鋅錳電池內(nèi)容物中回收制備KMnO4等物質(zhì)的一種工藝(不考慮廢舊電池中實(shí)際存在的少量其他金屬)。 （1）KMnO4稀溶液是一種常用消毒劑，其消毒機(jī)理與下列物質(zhì)相似的是__________(填序號(hào))。 A．雙氧水 B．75%酒精 C．84消毒液(NaClO溶液) D．苯酚 （2）①黑色固體混合物水浸時(shí)為提高浸出速率，常采用的措施為_(kāi)__________________________（答出一條即可）。 ②濾渣水洗灼燒后固體是一種黑色的化合物，操作a中得到熔塊的主要成分是K2MnO4和KCl，該過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)____________________________________。 ③圖中產(chǎn)物A是一種難溶于水的黑色固體，其化學(xué)式為_(kāi)________________________。 （3）測(cè)定KMnO4產(chǎn)品的純度可用標(biāo)準(zhǔn)Na2S2O3溶液進(jìn)行滴定。 ①配制250 mL0.100 0 molL-1標(biāo)準(zhǔn)Na2S2O3溶液，需要使用的玻璃儀器有燒杯、膠頭滴管、量筒和 _________________________、_________________________； ②取KMnO4配成溶液（酸化）后，用0.100 0 molL-1標(biāo)準(zhǔn)Na2S2O3溶液進(jìn)行滴定，判斷滴定至終點(diǎn)的現(xiàn)象為_(kāi)__________________。 【答案】 AC 加熱、將固體混合物粉碎、攪拌 3MnO2+KClO3+6KOH3K2MnO4+KCl+3H2O MnO2 玻璃棒 250 mL容量瓶 當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏螛?biāo)準(zhǔn)液，溶液的紫紅色恰好褪去，且半分鐘內(nèi)不變色 （2）根據(jù)普通鋅錳電池的組成，黑色固體混合物“水浸”后過(guò)濾得到的濾渣中主要含MnO2；MnO2與KClO3、KOH熔融時(shí)反應(yīng)生成K2MnO4、KCl和H2O；向K2MnO4溶液中通入CO2生成KMnO4，Mn元素的化合價(jià)由+6價(jià)升至+7價(jià)，產(chǎn)物A是一種難溶于水的黑色固體，根據(jù)氧化還原反應(yīng)的規(guī)律，化合物A的化學(xué)式為MnO2，K2MnO4與CO2反應(yīng)生成KMnO4、MnO2和K2CO3。 （3）①配制250mL0.1000mol/L標(biāo)準(zhǔn)Na2S2O3溶液的步驟為：計(jì)算→稱量→溶解→冷卻至室溫→轉(zhuǎn)移→洗滌→初步振蕩→定容→上下顛倒搖勻。需要使用的玻璃儀器有：燒杯、玻璃棒、量筒、250mL容量瓶、膠頭滴管。 ②KMnO4溶液本身呈紫紅色，實(shí)驗(yàn)中不需要其他指示劑，滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象為：當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏螛?biāo)準(zhǔn)液，溶液的紫紅色恰好褪去，且半分鐘內(nèi)不變色。 5．（2017屆湖北省高三八校第二次聯(lián)考）我國(guó)是干電池的生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)。某科研團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了以下流程對(duì)堿性鋅錳干電池的廢舊資源進(jìn)行回收利用： 已知：①Ksp(MnS)=2.510－13，Ksp(ZnS)=1.610－24 ②Mn(OH)2開(kāi)始沉淀時(shí)pH為8.3,完全沉淀的pH為9.8 ⑴堿性鋅錳干電池是以鋅粉為負(fù)極，二氧化錳為正極，氫氧化鉀溶液為電解質(zhì)。電池總反應(yīng)為2MnO2+ Zn+2KOH= 2MnOOH+K2ZnO2，請(qǐng)寫(xiě)出電池的正極反應(yīng)式_____________； ⑵為了提高碳包的浸出效率，可以采取的措施有________________________；(寫(xiě)一條即可) ⑶向?yàn)V液1中加入MnS的目的是__________________________________________； ⑷已知MnSO4的溶解度曲線如圖所示，從濾液2中析出MnSO4H2O晶體的操作是蒸發(fā)結(jié)晶、 ____________________、洗滌、低溫干燥； ⑸為了選擇試劑X，在相同條件下，分別用3 g碳包進(jìn)行制備MnSO4的實(shí)驗(yàn)，得到數(shù)據(jù)如表1，請(qǐng)寫(xiě)出最佳試劑X與碳包中的主要成分發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式_____________。 ⑹工業(yè)上經(jīng)常采用向?yàn)V液2中加入NaHCO3溶液來(lái)制備MnCO3，不選擇Na2CO3溶液的原因是 ___________________________________； ⑺該科研小組利用EDTA(乙二胺四乙酸二鈉，陰離子簡(jiǎn)寫(xiě)為Y2－)進(jìn)行絡(luò)合滴定測(cè)定Mn2+在電池中的百分含量，化學(xué)方程式可以表示為Mn2++Y2－=MnY。實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下： 準(zhǔn)確稱量一節(jié)電池的質(zhì)量平均為24.00g，完全反應(yīng)后，得到200.00mL濾液2，量取10.00mL濾液2稀釋至100.00mL，取20.00mL溶液用0.0500mol?L－1EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，平均消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液22.00mL，則該方案測(cè)得Mn元素的百分含量為_(kāi)_______。(保留3位有效數(shù)字) 【答案】 MnO2+H2O +e－= MnOOH+OH－ 適當(dāng)?shù)纳郎?或攪拌) 將溶液中的Zn2+轉(zhuǎn)化為ZnS沉淀而除去 趁熱過(guò)濾 H2O2+MnO2+H2SO4=MnSO4+2H2O+O2↑ 或 H2O2+ 2MnOOH+2H2SO4=2MnSO4+4H2O+O2↑ Na2CO3溶液的堿性強(qiáng)，容易產(chǎn)生Mn(OH)2的沉淀 25.2% ⑷有MnSO4的溶解度曲線可知MnSO4H2O在溫度超過(guò)40℃后溶解度隨溫度的升高而降低，則將濾液2溶液蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過(guò)濾、洗滌、并低溫干燥防分解即可得到MnSO4H2O晶體； ⑸由表1可知選用30%的過(guò)氧化氫獲得的MnSO4質(zhì)量最高，則30%的過(guò)氧化氫為最佳試劑，與MnO2在酸性條件下發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為H2O2+MnO2+H2SO4=MnSO4+2H2O+O2↑或 H2O2+ 2MnOOH+2H2SO4=2MnSO4+4H2O+O2↑； ⑹相同濃度的NaHCO3溶液和Na2CO3溶液，因CO32-的水解能力強(qiáng)于HCO3-，Na2CO3溶液的堿性強(qiáng)，更容易產(chǎn)生Mn(OH)2的沉淀； ⑺消耗EDTA的物質(zhì)的量為0.0500mol?L－10.022L=0.0011mol，則樣品中Mn2+的物質(zhì)的量為 0.0011mol1002020010=0.11mol，Mn元素的百分含量為0.11mol55g/mol24.00g100%=25.2%。 6．實(shí)驗(yàn)室回收利用廢舊鋰離子電池正極材料錳酸鋰（LiMn2O4）的一種流程如下： （1）廢舊電池可能殘留有單質(zhì)鋰，拆解不當(dāng)易爆炸、著火，為了安全，對(duì)拆解環(huán)境的要求是_________。 （2）“酸浸”時(shí)采用HNO3和H2O2的混合液體，可將難溶的LiMn2O4轉(zhuǎn)化為Mn(NO3)2、LiNO3等產(chǎn)物。請(qǐng)寫(xiě)出該反應(yīng)離子方程式_________。 如果采用鹽酸溶解，從反應(yīng)產(chǎn)物的角度分析，以鹽酸代替HNO3和H2O2混合物的缺點(diǎn)是_________。 （3）“過(guò)濾2”時(shí)，洗滌Li2CO3沉淀的操作是_________。 （4）把分析純碳酸鋰與二氧化錳兩種粉末，按物質(zhì)的量1：4混合均勻加熱可重新生成LiMn2O4，升溫到515℃時(shí)，開(kāi)始有CO2產(chǎn)生，同時(shí)生成固體A，比預(yù)計(jì)碳酸鋰的分解溫度（723℃）低很多，可能的原因是________。 （5）制備高純MnCO3固體：已知MnCO3難溶于水、乙醇，潮濕時(shí)易被空氣氧化，100℃開(kāi)始分解；Mn(OH)2開(kāi)始沉淀的pH=7.7。請(qǐng)補(bǔ)充由上述過(guò)程中，制得的Mn(OH)2制備高純MnCO3的操作步驟[實(shí)驗(yàn)中可選用的試劑：H2SO4、Na2CO3、C2H5OH]：向Mn(OH)2中邊攪拌邊加入_________。 【答案】隔絕空氣和水分2LiMn2O4+10H++3H2O2=2Li++4Mn2++3O2↑+8H2O反應(yīng)生成Cl2，污染環(huán)境沿著玻璃棒向過(guò)濾器中加入蒸餾水至浸沒(méi)沉淀，待水自然流出，重復(fù)操作2~3次MnO2作為催化劑，降低了碳酸鋰的分解溫度H2SO4溶液，固體溶解，加入Na2CO3，并控制溶液pH＜7.7，過(guò)濾，用少量的乙醇洗滌，低于100℃真空干燥 【解析】（1）廢舊電池可能殘留有單質(zhì)鋰，鋰化學(xué)性質(zhì)活潑，鋰可與空氣中的O2和H2O反應(yīng)，對(duì)拆解的要求是：隔絕空氣和水分。 （2）“酸浸”時(shí)采用HNO3和H2O2的混合液體，可將難溶的LiMn2O4轉(zhuǎn)化為Mn（NO3）2、LiNO3等產(chǎn)物，LiMn2O4被還原成Mn（NO3）2，則H2O2被氧化成O2，反應(yīng)中1molLiMn2O4參與反應(yīng)得到3mol電子，1molH2O2失去2mol電子，根據(jù)得失電子守恒和原子守恒，反應(yīng)的化學(xué)方程式為 2LiMn2O4+10HNO3+3H2O2=2LiNO3+4Mn（NO3）2+3O2↑+8H2O，反應(yīng)的離子方程式為 2LiMn2O4+10H++3H2O2=2Li++4Mn2++3O2↑+8H2O。若采用鹽酸溶解，鹽酸作還原劑被氧化成Cl2，以鹽酸代替HNO3和H2O2混合物的缺點(diǎn)是：反應(yīng)生成Cl2，污染環(huán)境。 （3）“過(guò)濾2”時(shí)，洗滌Li2CO3沉淀的操作是：沿著玻璃棒向過(guò)濾器中加入蒸餾水至浸沒(méi)沉淀，待水自然流出，重復(fù)操作 2~3 次。 （4）將分析純碳酸鋰與MnO2按物質(zhì)的量1:4混合均勻升溫到515℃時(shí)，開(kāi)始有CO2產(chǎn)生，比預(yù)計(jì)的碳酸鋰的分解溫度低很多，可能的原因是：MnO2作為催化劑，降低了碳酸鋰的分解溫度。 7．（2017屆四川省成都市高三第二次模擬考試）廢舊無(wú)汞堿性鋅錳電池可用于制造隱形戰(zhàn)機(jī)的機(jī)身涂料MnxZn(1-x)Fe2O4，該電池工作反應(yīng)原理為Zn+2MnO2+2H2O2MnO(OH)+Zn(OH)2。某化學(xué)小組利用廢電池制涂料的工藝如下： A．浸?。簩⑷コ砻嫠芰系呐f電池加入水中浸取并過(guò)濾，濾液經(jīng)操作a得KOH固體； B．溶液：濾渣中加入過(guò)量稀硫酸和足量雙氧水，至不再出現(xiàn)氣泡時(shí)，過(guò)濾； C．測(cè)成分：測(cè)步驟B中濾液成分，然后加入鐵粉； D．氧化：加入雙氧水氧化； E.調(diào)pH：滴加氨水調(diào)pH，經(jīng)結(jié)晶處理得MnxZn(1-x)Fe2O4。 （1）浸取時(shí)的操作有 ______。 A．拆解、粉碎舊電池 B．降低溫度 C．?dāng)嚢? D．加壓 （2）操作a為_(kāi)_______。 （3）溶渣時(shí)生成Mn2+的主要離子方程式為_(kāi)_____________________________。 （4）若步驟C測(cè)得濾液中金屬離子組成為：c(Mn2+) +c(Zn2+) =0.8mol/L， c(Fe2+ ) = 0. 1 mol/L。若濾液體積為lm3,要合成MnxZn(1-x)Fe2O4，需加入Fe粉質(zhì)量為_(kāi)__________kg(忽略體積變化）。 （5）氧化時(shí)，因?yàn)榉纸馑桦p氧水的量比理論值大得多。其原因可能是①溫度過(guò)高；②______。 （6）最后一步結(jié)晶時(shí)，處理不當(dāng)易生成MnFe2O4和ZnFe2O4。要制得MnxZn(1-x)Fe2O4，最后一步結(jié)晶時(shí)需注意______________________。 （7）某小組構(gòu)想用ZnSO4、MnSO4溶液為原料，以Fe作電極用電解法經(jīng)過(guò)一系列步驟制得MnxZn(1-x)Fe2O4，則開(kāi)始電解時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)式為_(kāi)__________________________________。 【答案】 A C 蒸發(fā)至有晶膠產(chǎn)生停止加熱 2MnO(OH)+H2O2+4H+==2Mn2++O2↑+4H2O 84 生成Fe3+起催化作用促使H2O2分解 均勻結(jié)晶（或攪拌均勻） Fe-2e-=Fe2+ 8．利用新方案和新工藝處理廢舊鉛酸蓄電池，可以達(dá)到節(jié)能減排、防治污染和資源循環(huán)利用的目的。一種處理鉛酸蓄電池的流程如下： 已知。Ksp(PbSO4)=1.610 -8) 和Ksp(PbCO3)=1.410-14 （1）寫(xiě)出鉛酸蓄電池放電時(shí)的總反應(yīng)： __________。 （2）廢舊電池的預(yù)處理時(shí)需要將電池放電完全，目的是__________。 （3）寫(xiě)出鉛膏脫硫時(shí)的離子方程式__________。 （4）傳統(tǒng)的鉛蓄電池的處理工藝是將電池破碎后，洗滌，干燥，直接送入回轉(zhuǎn)爐熔煉。而該工藝使用純堿脫硫的顯著優(yōu)點(diǎn)是__________。 （5）已知芒硝(Na2SO410H2O)的溶解度曲線如下圖所示，則從Na2SO4溶液中結(jié)晶出Na2SO4晶體的方法是加熱結(jié)晶、__________、用乙醇洗滌晶體。用乙醇不用水洗滌的原因是__________。 （6）應(yīng)用電化學(xué)原理，將鉛膏轉(zhuǎn)化為鉛可以非常清潔處理蓄電池，其原理是先用細(xì)菌將鉛膏轉(zhuǎn)換為PbS，再用氟硼酸鐵浸出PbS，化學(xué)方程式為： PbS+2Fe[BF4]3=Pb[BF4]2+2Fe[BF4]2+S 最后通過(guò)電解浸出液得到金屬鉛，電解后的溶液可以循環(huán)使用，寫(xiě)出電解的總反應(yīng)方程式__________。 【答案】（1）Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O （2）將電極材料全部轉(zhuǎn)換為PbSO4 （3）PbSO4+CO32－PbCO3 + SO42－ （4）可以減小污染，對(duì)環(huán)境友好 （5）趁熱過(guò)濾；防止生成芒硝晶體 （6）Pb[BF4]2+2Fe[BF4]2 Pb+2Fe[BF4]3 （5）根據(jù)芒硝(Na2SO410H2O)的溶解度曲線可知，芒硝的溶解度在313K之前隨溫度的變化較大，從Na2SO4溶液中結(jié)晶出Na2SO4晶體，加熱結(jié)晶后需趁熱過(guò)濾，用乙醇洗滌晶體可以防止生成芒硝晶體； （6）將鉛膏轉(zhuǎn)化為鉛可以非常清潔處理蓄電池，其原理是先用細(xì)菌將鉛膏轉(zhuǎn)換為PbS，再用氟硼酸鐵浸出PbS，化學(xué)方程式為：PbS+2Fe[BF4]3=Pb[BF4]2+2Fe[BF4]2+S，最后通過(guò)電解浸出液：Pb[BF4]2+2Fe[BF4]2，得到金屬鉛，過(guò)程為上述過(guò)程的逆過(guò)程，同時(shí)得到Fe[BF4]3，電解后的溶液可以循環(huán)使用，因此電解的總反應(yīng)方程式為Pb[BF4]2+2Fe[BF4]2 Pb+2Fe[BF4]3。 9．廢舊鋅錳電池回收處理，既能減少它對(duì)環(huán)境的污染，又能實(shí)現(xiàn)廢電池的資源化利用。 （1）回收二氯化錳。將廢舊鋅錳電池處理，得到含MnO(OH)混合物，向該混合物加入濃鹽酸并加熱，試寫(xiě)出MnO(OH)與濃鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式： 。 （2）制備錳鋅鐵氧體。錳鋅鐵氧體可用作隱形飛機(jī)吸收雷達(dá)波的涂料。一種以鋅錳廢電池為原料制備錳鋅鐵氧體的主要流程如下： 除汞時(shí)，鐵粉的作用是______________ _（填“氧化劑”或“還原劑”或“吸附劑”）；MnxZn1－xFe2O4中Fe元素為+3價(jià)，則Mn元素的化合價(jià)為 。 （3）在不同pH下，KMnO4溶液對(duì)Hg的吸收率的影響及主要產(chǎn)物如下圖。 據(jù)圖說(shuō)明pH對(duì)Hg吸收率的影響規(guī)律 ；在強(qiáng)酸性環(huán)境下Hg的吸收率高的原因可能是 。 （4）錳回收新方法。向含錳混合物加入一定量的稀硫酸、稀草酸，并不斷攪拌至無(wú)氣泡為止。其主要反應(yīng)為：2MnO(OH)+ MnO2+2H2C2O4 +3H2SO4 = 3MnSO4+ 4CO2↑+6H2O ①每1molMnO2參加反應(yīng)時(shí)，共有 mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移。 ②新方法的優(yōu)點(diǎn)是 （答1點(diǎn)即可）。 【答案】（11分） （1）2MnO(OH)+6HCl（濃）2MnCl2 + Cl2↑+ 4H2O （2）還原劑；+2 （3）隨pH的升高汞的吸收率先降低后增加；KMnO4在酸性條件下氧化性強(qiáng)（或其它合理答案）（2分） （4）① 4；②工藝流程簡(jiǎn)單；生成CO2和H2O不影響MnSO4純度； 反應(yīng)過(guò)程無(wú)有毒有害物質(zhì)生成，不造成二次污染；廢物資源化等 （3）由圖象可知，汞的吸收率隨著pH的增大先降低后增加，在中性或堿性條件下KMnO4氧化性較低，而酸性條件下氧化性較強(qiáng)，所以作氧化劑時(shí)一般用酸性高錳酸鉀溶液，故答案為：隨pH的升高汞的吸收率先降低后增加；KMnO4在酸性條件下氧化性強(qiáng)； （4）①已知2MnO（OH）+MnO2+2H 2C2O4+3H2SO4=3MnSO4+4CO2↑+6H2O，MnO2～2H 2C2O4～4CO2，碳元素從+3價(jià)升高到+4，轉(zhuǎn)移1個(gè)電子，當(dāng)生成4molCO2時(shí)轉(zhuǎn)移4mol電子，所以1molMnO2參加反應(yīng)時(shí)生成4molCO2，轉(zhuǎn)移4mol電子，故答案為：4； ②分析回收工藝的優(yōu)點(diǎn)從可操作性、產(chǎn)品的純度、對(duì)環(huán)境的影響等方面分析，可知工藝流程簡(jiǎn)單；生成CO2和H2O不影響MnSO4純度；反應(yīng)過(guò)程無(wú)有毒有害物質(zhì)生成，不造成二次污染；廢物資源化等，故答案為：工藝流程簡(jiǎn)單；生成CO2和H2O不影響MnSO4純度；反應(yīng)過(guò)程無(wú)有毒有害物質(zhì)生成，不造成二次污染；廢物資源化等。 10．（2017屆湖北省荊、荊、襄、宜四地七校高三上聯(lián)考）鋅錳電池（俗稱干電池）在生活中的用量很大。其中普通鋅錳電池的構(gòu)造圖如右圖所示。回答下列問(wèn)題： （1）電池放電時(shí)發(fā)生的主要反應(yīng)為： Zn+2NH4Cl+2MnO2=Zn(NH3)2Cl2+2MnOOH，正極發(fā)生的主要反應(yīng)是________________________。 （2）下圖表示從廢舊普通鋅錳電池除去鋅殼和電極后的內(nèi)容物中回收制備KMnO4等物質(zhì)的一種工藝（不考慮廢舊電池中實(shí)際存在的少量其他金屬）。 ①黑色固體混合物水浸時(shí)為提高浸出速率，常采用的措施為_(kāi)_______________（答兩條）；得到濾液加入稀鹽酸的作用為_(kāi)_________________。 ②濾渣水洗灼燒后固體主要成份只有一種，操作a中得到熔塊的主要成分是K2MnO4，該過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：_____________________________。 ③圖中產(chǎn)物的化學(xué)式分別為：A__________、B_________。 （3）準(zhǔn)確稱量得到的KMnO4（不含能與草酸反應(yīng)的雜質(zhì)）3.160 g，放入小燒杯中，加水溶解后轉(zhuǎn)移到200mL容量瓶中定容，在錐形瓶中用差量法稱取0.6700 g無(wú)水草酸鈉，加入足量硫酸溶液溶解，加熱至75~80℃。用已配制好的KMnO4溶液進(jìn)行滴定，消耗溶液體積為22.50mL。 已知Mr(Na2C2O4)=134 Mr(KMnO4)=158 ①判斷滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是__________________。 ②KMnO4的純度為_(kāi)_________。 【答案】（1）MnO2+NH4++e-=MnOOH+NH3； （2）①加熱、將固體混合物粉碎、攪拌；Zn(NH3)2Cl2+2HCl=ZnCl2+2NH4Cl，并抑制濃縮時(shí)發(fā)生水解； ②3MnO2+KClO3+6KOH3K2MnO4+KCl+3H2O；③MnO2，NH4Cl； （3）①當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏稳芤?，溶液變?yōu)闇\紅色且半分鐘內(nèi)不褪色；②88.89%。 得到濾渣為MnO2，根據(jù)②的分析,NH4Cl不穩(wěn)定受熱易分解，遇冷重新生成NH4Cl，因此化合物B為NH4Cl，化合物C為ZnCl2；(3)利用高錳酸鉀的強(qiáng)氧化性把草酸氧化，因此滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是：當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏稳芤海芤鹤優(yōu)闇\紅色且半分鐘內(nèi)不褪色；②根據(jù)得失電子數(shù)目守恒，n(KMnO4)（7－2）=n(Na2C2O4)2(4－3)，n(KMnO4)=0.672/(1345)mol=210－3mol，高錳酸鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 210－3158200/(22.503.160)100%=88.89%。 11．I．堿性鋅錳干電池的總反應(yīng)為Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2。該電池中，負(fù)極材料是______，正極反應(yīng)式為_(kāi)______。 Ⅱ．以廢舊鋅錳干電池處理得到的混合物為原料制備錳鋅鐵氧體的主要流程如下圖所示。 請(qǐng)回答下列問(wèn)題： （1）MnxZn1-xFe2O4中鐵元素化合價(jià)為+3，則錳元素的化合價(jià)為_(kāi)_________。 （2）活性鐵粉除汞時(shí)，鐵粉的作用是_________(填“氧化劑”或“還原劑”)。 （3）除汞是以氮?dú)鉃檩d氣吹入濾液中，帶出汞蒸氣經(jīng)KMnO4溶液進(jìn)行吸收而實(shí)現(xiàn)的。在恒溫下不同pH時(shí)，KMnO4溶液對(duì)Hg的單位時(shí)間去除率及主要產(chǎn)物如下圖所示。 ①寫(xiě)出pH=2時(shí)KMnO4溶液吸收汞蒸氣的離子方程式_________。 ②在強(qiáng)酸性環(huán)境中汞的單位時(shí)間去除率高，其原因除氫離子濃度增大使KMnO4；溶液的氧化性增強(qiáng)外，還可能是___________。 （4）用惰性電極電解K2MnO4溶液制備KMnO4的裝置如圖所示。 ①a應(yīng)接直流電源的____________(填“正”或“負(fù)”)極。 ②已知25℃，兩室溶液的體積均為100 mL，電解一段時(shí)間后，右室溶液的pH由10變?yōu)?4，則理論上可制得_______mol KMnO4 (忽略溶液的體積和溫度變化)。 【答案】I．Zn，MnO2+H2O+e－=MnOOH+OH－。 Ⅱ．（1）+2價(jià)。（2）還原劑。 （3）①5Hg+2MnO4-+16H＋ 2Mn2＋+5Hg2＋+8H2O。②Mn2＋對(duì)反應(yīng)起催化作用，單位時(shí)間內(nèi)去除率高。（4）①正極。②0.1mol 。 【解析】 試題分析：I．根據(jù)堿性鋅錳干電池的總反應(yīng)Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2判斷該電池中，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Zn + 2OH- -2e- == Zn（OH）2，負(fù)極材料是Zn，正極反應(yīng)式為MnO2+H2O+e－=MnOOH+OH－。Ⅱ．（1）MnxZn1-xFe2O4中鐵元素化合價(jià)為+3，根據(jù)化合價(jià)規(guī)則判斷錳元素的化合價(jià)為+2價(jià)。（2）分析流程知活性鐵粉除汞時(shí)，Hg2＋被還原為Hg，鐵粉的作用是還原劑。（3）①根據(jù)題給圖像知pH=2時(shí)KMnO4溶液吸收汞蒸氣生成Mn2＋和Hg2＋，反應(yīng)的離子方程式為5Hg+2MnO4-+16H＋== 2Mn2＋+5Hg2＋+8H2O。②在強(qiáng)酸性環(huán)境中汞的單位時(shí)間去除率高，其原因除氫離子濃度增大使KMnO4；溶液的氧化性增強(qiáng)外，還可能是生成的Mn2＋對(duì)反應(yīng)起催化作用，單位時(shí)間內(nèi)去除率高。（4）①分析題給裝置知左室K2MnO4發(fā)生氧化反應(yīng)生成KMnO4，故左側(cè)電極為電解池的陽(yáng)極，a應(yīng)接直流電源的正極。②電解過(guò)程中陽(yáng)極反應(yīng)為MnO42——e－==MnO4-，陰極反應(yīng)為2H2O + 2e- == H2↑ + 2OH-，已知25℃，兩室溶液的體積均為100 mL，電解一段時(shí)間后，右室溶液的pH由10變?yōu)?4，則生成OH－的物質(zhì)的量為0.1mol，理論上可制得0.1mol KMnO4 。 12．（2017屆重慶市第一中學(xué)高三上期中）將廢舊鋅錳電池處理得到含錳混合物，既能減少它對(duì)環(huán)境的污染，又能實(shí)現(xiàn)廢電池的資源化利用。 Ⅰ. 回收二氯化錳：將廢舊鋅錳電池處理，得到含錳混合物，向該混合物加入濃鹽酸并加熱。 （1）寫(xiě)出MnO（OH）與濃鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式：_________。 Ⅱ. 錳回收新方法：向含錳混合物加入一定量的稀硫酸、稀草酸，并不斷攪拌至無(wú)氣泡為止，其主要反應(yīng)為：2MnOOH + MnO2 + 2H2C2O4 + 3H2SO4 == 3MnSO4 + 4CO2↑ + 6H2O （2）與使用濃鹽酸回收錳相比，新方法的優(yōu)點(diǎn)是_________（答1點(diǎn)即可）。 （3）欲以MnSO4溶液為原料制備MnCO3，選用的加料方式___________（填字母），原因是___________。 已知：Ksp（MnCO3）=2.310﹣11、Ksp[Mn（OH）2]=2.110﹣13 a. 將MnSO4溶液與Na2CO3溶液同時(shí)加入到反應(yīng)容器中 b. 將MnSO4溶液緩慢加入到盛有Na2CO3溶液的反應(yīng)容器中 c. 將Na2CO3溶液緩慢加入到盛有MnSO4溶液的反應(yīng)容器中 d. 以上三種方式都無(wú)法得到MnCO3． Ⅲ. 現(xiàn)以含錳混合物為原料制備錳鋅鐵氧體的主要流程如圖l所示： 請(qǐng)回答下列問(wèn)題： （4）MnxZn1﹣xFe2O4中鐵元素化合價(jià)為+3，則錳元素的化合價(jià)為_(kāi)__________。 （5）活性鐵粉除汞時(shí)，鐵粉的作用是_________（填“氧化劑”或“還原劑”）。 （6）酸浸時(shí)，MnO2與H2SO4、H2O2反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_________________。 （7）除汞是以氮?dú)鉃檩d氣吹入濾液中，帶出汞蒸氣經(jīng)KMnO4溶液進(jìn)行吸收而實(shí)現(xiàn)的。在恒溫下不同pH時(shí)，KMnO4溶液對(duì)Hg的單位時(shí)間去除率及主要產(chǎn)物如圖2所示： ①寫(xiě)出pH=10時(shí)KMnO4溶液吸收汞蒸氣的離子方程式________________。 ②在強(qiáng)酸性環(huán)境中汞的單位時(shí)間去除率高，其原因除氫離子濃度增大使KMnO4溶液的氧化性增強(qiáng)外，還可能是__________________。 【答案】（1）2MnO（OH）+6HCl2MnCl2+Cl2↑+4H2O（2分） （2）反應(yīng)過(guò)程無(wú)有毒有害物質(zhì)生成，不造成二次污染；廢物資源化等（2分） （3）c（1分）避免生成Mn（OH）2（2分） （4）+2（1分）（5）還原劑（1分） （6）MnO2+H2O2+2H+=Mn2++O2↑+2H2O（2分） （7）①3Hg+2MnO4-+4H2O=3Hg2++2MnO2+8OH-（2分）②Mn2+作了催化劑（2分） （4）設(shè)Mn元素的化合價(jià)為y，MnxZn1－xFe2O4中Fe元素為+3價(jià)，根據(jù)正負(fù)化合價(jià)的代數(shù)和為0，有yx+2（1-x）+32-24=0，解得y=2，故Mn元素的化合價(jià)為+2價(jià)； （5）鐵粉具有還原性，能把汞離子還原為汞單質(zhì)，所以鐵粉的作用是還原劑； （6）酸浸時(shí)，MnO2與H2SO4、H2O2反應(yīng)的離子方程式為MnO2 + H2O2 + 2H+ = Mn2+ + O2↑+ 2H2O； （7）①寫(xiě)出pH=10時(shí)KMnO4溶液吸收汞蒸氣的離子方程式3Hg + 2MnO4- + 4H2O = 3Hg2+ + 2MnO2 + 8OH-； ②在強(qiáng)酸性環(huán)境中汞的單位時(shí)間去除率高，其原因除氫離子濃度增大使KMnO4溶液的氧化性增強(qiáng)外，還可能是Mn2+作了催化劑。 13．鋰離子電池廣泛用作便攜式電源，其正極材料是決定鋰離子電池可逆容量與循環(huán)壽命的關(guān)鍵因素之一。鋰二次電池一般以LiCoO2、LiFePO4等為正極材料，以石墨碳為負(fù)極材料，以溶有LPF6、LiBF4等的碳酸二乙酯(DEC)為電解液。充電時(shí)，Li+從正極層狀氧化物的晶格間脫出進(jìn)入有機(jī)電解液，有機(jī)電解液中的Li+則進(jìn)入負(fù)極，得電子后以原子形式嵌入到石墨材料的晶格中，即:6C+xLi++xe-=LixC6，如圖所示: （1）如圖所示，已知該電池電極總反應(yīng):LiCoO2+CLi1-xCoO2+CLix，充電時(shí)，該電池的正極上的反應(yīng)為_(kāi)______________________。 （2）放電時(shí)負(fù)極材料質(zhì)量________(填“增加”、“減小”或“不變”) （3）在實(shí)驗(yàn)室中，可用下列方案從廢舊鋰離子電池的正極材料中(主要含有LiCoO2、炭粉及少量Al、Fe等)回收鈷和鋰。 ①溶解過(guò)程中，通入SO2時(shí)所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_______________________； ②除雜過(guò)程中，所得沉淀的主要成分是___________________；(寫(xiě)化學(xué)式) ③常溫下，已知Ksp[Co(OH)2]=1.0910-15，若沉淀鈷時(shí)pH=9.5，則溶液中Co2+是否沉淀完全?請(qǐng)列式計(jì)算說(shuō)明。 _______________________________________________。 【答案】 LiCoO2―xe－＝Li(1－x)CoO2＋xLi+ 減小 2LiCoO2＋SO2＋2H2SO4＝Li2SO4＋2CoSO4＋2H2O Fe(OH)3、Al(OH)3 c(Co2+)＝＝1.0910－6 mol/L＜110－5 mol/L，沉淀完全 【解析】本題主要考查原電池原理。 （1）該電池充電時(shí)，正極LiCoO2失去Li+，正極上的反應(yīng)為L(zhǎng)iCoO2―xe－＝Li(1－x)CoO2＋xLi+。 （2）放電時(shí)負(fù)極材料失去Li+而質(zhì)量減小。 14．鋰離子電池的廣泛應(yīng)用使得鋰電池的回收利用一直是科學(xué)家關(guān)注的焦點(diǎn)。磷酸鐵鋰則是鋰電池中最有前景的正極材料，磷酸鐵是其前驅(qū)體，充放電時(shí)可以實(shí)現(xiàn)相互轉(zhuǎn)化。某研究性小組對(duì)廢舊鋰離子電池正極材料(圖中簡(jiǎn)稱廢料，成份為L(zhǎng)iFePO4、碳粉和鋁箔)進(jìn)行金屬資源回收研究，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程如下： 已知：①FePO4可溶于稀H2SO4，不溶于水和其他的酸。 ②Li2SO4、LiOH和Li2CO3在273K下的溶解度分別為34.2g、22.7g和1.54g 373K下，Li2CO3的溶解度為0.72g ③Ksp[Al(OH)3]=10-32 Ksp[Fe(OH)3]=410-38 （1）可以提高操作1浸出率的方法有(寫(xiě)出3種) 。 （2）完成操作3中的離子方程式： 。 （3）該鋰電池充電時(shí)的正極反應(yīng)式： 。 （4）操作4中應(yīng)選擇試劑 將溶液調(diào)節(jié)pH值至 。 （5）沉淀C的成分 （6）磷酸鐵也可以通過(guò)電解法制備，如右圖，請(qǐng)完成制備過(guò)程的總反應(yīng)離子方程式： 。 【答案】（1）升溫，攪拌，增大濃度，增加時(shí)間等； （2）2LiFePO4+H2O2+2H+＝2Fe3++2Li++2PO43-+2H2O（3）FePO4 + Li+ + e- ＝ LiFePO4 （4）NaOH PH大于等于3.2（5）Li2CO3 （6） Fe2++2H2O2+2PO43-＝2FePO4+2H2O+O2↑ （4）濾液B中含有硫酸鐵，操作4是將鐵離子沉淀的過(guò)程，可以選擇試劑氫氧化鈉，Ksp[Fe(OH)3]=410-38，根據(jù)溶解平衡方程式，有c(OH-)===10-11=1.587410-11，因此調(diào)節(jié)pH至3.2以上； （5）根據(jù)流程圖，和信息②，沉淀C為L(zhǎng)i2CO3； （6）通過(guò)電解法制備磷酸鐵，陽(yáng)極鐵與溶液中的雙氧水和磷酸二氫銨反應(yīng)生成磷酸鐵和氧氣，反應(yīng)的離子方程式為Fe2++2H2O2+2PO43-＝2FePO4+2H2O+O2↑。 15．廢舊物的回收利用既有利于節(jié)約資源，又有利于保護(hù)環(huán)境。某研究小組同學(xué)以廢舊鋅錳干電池為原料，將廢舊電池含鋅部分轉(zhuǎn)化成ZnSO47H2O，含錳部分轉(zhuǎn)化成純度較高的MnO2，將NH4Cl溶液應(yīng)用于化肥生產(chǎn)中，實(shí)驗(yàn)流程如下： （1）操作②中所用的加熱儀器應(yīng)選 （選填“蒸發(fā)皿”或“坩堝”）。 （2）將溶液A處理的第一步是加入氨水調(diào)節(jié)pH為9，使其中的Fe3+和Zn2+沉淀，請(qǐng)寫(xiě)出氨水和Fe3+反應(yīng)的離子方程式 。 （3）操作⑤是為了除去溶液中的Zn2+。已知25℃時(shí)， NH3H2O的Kb Zn2+完全沉淀的pH Zn(OH)2溶于堿的pH 1.810－5 8.9 ＞11 由上表數(shù)據(jù)分析應(yīng)調(diào)節(jié)溶液pH最好為 （填序號(hào)）。 a．9 b．10 c．11 （4） MnO2精處理的主要步驟： 步驟1：用3%H2O2和6.0mol/L的H2SO4的混和液將粗MnO2溶解，加熱除去過(guò)量H2O2，得MnSO4溶液（含少量Fe3+）。反應(yīng)生成MnSO4的離子方程式為 ； 步驟2：冷卻至室溫，滴加10%氨水調(diào)節(jié)pH為6，使Fe3+沉淀完全，再加活性炭攪拌，抽濾。加活性炭的作用是 ； 步驟3：向?yàn)V液中滴加0.5mol/L的Na2CO3溶液，調(diào)節(jié)pH至7，濾出沉淀、洗滌、干燥，灼燒至黑褐色，生成MnO2。灼燒過(guò)程中反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。 （5） 查文獻(xiàn)可知，粗MnO2的溶解還可以用鹽酸或者硝酸浸泡，然后制取MnCO3固體。 ①在鹽酸和硝酸溶液的濃度均為5mol/L、體積相等和最佳浸泡時(shí)間下，浸泡溫度對(duì)MnCO3產(chǎn)率的影響如圖4，由圖看出兩種酸的最佳浸泡溫度都在 ℃左右； ②在最佳溫度、最佳浸泡時(shí)間和體積相等下，酸的濃度對(duì)MnCO3產(chǎn)率的影響如圖5，由圖看出硝酸的最佳濃度應(yīng)選擇 mol/L左右。 【答案】（15分） （1）坩堝（1分） （2）Fe3++ 3NH3H2O = Fe(OH)3+ 3NH4+(2分) (3)a （2分） (4)MnO2+ H2O2+ 2H+= Mn2++ 2H2O + O2(2分) 吸附聚沉，有利于氫氧化鐵形成較大顆粒沉淀（2分） 2MnCO3+ O2= 2MnO2+ 2CO2（2分） (5)①60（2分,57-63都正確） ②6（2分，5.7－6.3都正確） （4）反應(yīng)原理為在酸性條件下， MnO2將H2O2氧化為O2，自身被還原為MnSO4， 該反應(yīng)的反應(yīng)物為H2O2，MnO2，H2SO4，生成物是MnSO4，O2，H2O，寫(xiě)成離子方程式為 H2O2+MnO2+2H+= Mn2++O2↑+2H2O。 活性炭的作用是吸咐，據(jù)題意“使Fe3+沉淀完全”可知，F(xiàn)e3+生成Fe（OH）3被活性炭吸咐形成較大顆粒而聚沉。 據(jù)題意，濾液中Mn2+與Na2CO3反應(yīng)生成MnCO3沉淀，經(jīng)灼燒生成MnO2，很顯然MnCO3被氧化為MnO2，因此反應(yīng)還要O2參加，同時(shí)還有CO2生成。 （5）從兩張圖片上很容易看出在60℃附近MnO2產(chǎn)率最大，硝酸的最佳濃度是6mol/L。 16．廢鉛蓄電池量急速增加所引起的鉛污染日益嚴(yán)重。工業(yè)上從廢鉛蓄電池的鉛膏中回收鉛的工藝流程如下： (1)鉛蓄電池的總反應(yīng)為Pb+ PbO2+2H2SO4 =2PbSO4+2H2O，該蓄電池放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)式為_(kāi)_________，放電后該電極質(zhì)量_______（填“增大”“減小”或“不變”）。 (2)步驟①中加入Na2SO3的作用是____________。 (3)寫(xiě)出步驟②證明PbCO3沉淀已經(jīng)洗滌干凈的實(shí)驗(yàn)操作方法：_______________。 (4)若用NH4HCO3和NH3H2O為脫硫轉(zhuǎn)化劑，也可對(duì)上述流程中的含鉛渣泥進(jìn)行處理。如圖是NH4 HCO3和NH3．H2O用量對(duì)含鉛渣泥中脫硫率的影響： 從圖形可以看出，應(yīng)選擇NH4HCO3和NH3H2O用量為理論用量的__________倍。該條件下步驟③從母液可獲得副產(chǎn)品為_(kāi)______________ 。 (5)步驟④使用純鉛和粗鉛作電極，PbSiF6作電解質(zhì)，可進(jìn)行粗鉛精煉。則陽(yáng)極的電極材料是_________，陰極的電極反應(yīng)式為_(kāi)_________________。 【答案】（1）Pb-2e-+ SO42-=PbSO4(2分)；增大（1分）（2）作為還原劑將PbO2還原（或其他合理答案）（2分）（3）取少許最后一次洗滌液于試管中，滴入過(guò)量鹽酸后，再滴入少量氯化鋇溶液，若無(wú)沉淀產(chǎn)生，則證明已經(jīng)洗滌干凈（3分）；（4）2； (NH4)2SO4（各2分）（5）粗鉛（1分）；Pb2++2e- =Pb(2分) 17． （2017屆廣西省南寧二中等三校高三上8月聯(lián)考）鋰離子電池的廣泛應(yīng)用使得鋰電池的回收利用一直是科學(xué)家關(guān)注的焦點(diǎn)。磷酸鐵鋰是鋰電池中最有前景的正極材料，磷酸鐵是其前驅(qū)體，充放電時(shí)可以實(shí)現(xiàn)相互轉(zhuǎn)化。某研究性小組對(duì)廢舊鋰離子電池正極材料(圖中簡(jiǎn)稱廢料，成份為L(zhǎng)iFePO4、碳粉和鋁箔)進(jìn)行金屬資源回收研究，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程如下： 已知：① FePO4可溶于稀H2SO4，不溶于水和其他的酸。 ② Li2SO4、LiOH和Li2CO3在273K下的溶解度分別為34.2g、22.7g和1.54g， 在373K下，Li2CO3的溶解度為0.72g ③ Ksp[Al(OH)3]=10-32 Ksp[Fe(OH)3]=410-38 （1）操作1為： 。 （2）濾液A中通入過(guò)量CO2的化學(xué)方程式為： 。 （3）可以提高操作1浸出率的方法有(寫(xiě)出3種) 。 （4）完成操作3中的離子方程式： 。 （5）該鋰電池充電時(shí)的陽(yáng)極反應(yīng)式： 。 （6）操作4中應(yīng)選擇試劑： 。 （7）沉淀C的成分： 。 【答案】（1）過(guò)濾（2）CO2+2H2O+NaAlO2＝NaHCO3+Al(OH)3 （3）升溫，攪拌，增大濃度，增加時(shí)間等； （4）2LiFePO4+H2O2+2H＋＝2Fe３＋+2Li＋+2PO4３－+2H2O （5）LiFePO4 －e- ＝FePO4 + Li＋（6）NaOH （7）Li2CO3 18．鋰離子電池的廣泛應(yīng)用使得鋰電池的回收利用一直是科學(xué)家關(guān)注的焦點(diǎn)。磷酸鐵鋰是鋰電池中最有前景的正極材料，磷酸鐵是其前驅(qū)體，充放電時(shí)可以實(shí)現(xiàn)相互轉(zhuǎn)化。某研究性小組對(duì)廢舊鋰離子電池正極材料(圖中簡(jiǎn)稱廢料，成份為L(zhǎng)iFePO4、碳粉和鋁箔)進(jìn)行金屬資源回收研究，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程如下： 已知：① FePO4可溶于稀H2SO4，不溶于水和其他的酸。 ② Li2SO4、LiOH和Li2CO3在273K下的溶解度分別為34.2g、22.7g和1.54g， 在373K下，Li2CO3的溶解度為0.72g ③ Ksp[Al(OH)3]=10-32 Ksp[Fe(OH)3]=410-38 （1）操作1為： 。 （2）濾液A中通入過(guò)量CO2的化學(xué)方程式為： 。 （3）可以提高操作1浸出率的方法有(寫(xiě)出3種) 。 （4）完成操作3中的離子方程式： 。 （5）該鋰電池充電時(shí)的陽(yáng)極反應(yīng)式： 。 （6）操作4中應(yīng)選擇試劑： 。 （7）沉淀C的成分： 。 【答案】（1）過(guò)濾（2）CO2+2H2O+NaAlO2＝NaHCO3+Al(OH)3 （3）升溫，攪拌，增大濃度，增加時(shí)間等； （4）2LiFePO4+H2O2+2H＋＝2Fe３＋+2Li＋+2PO4３－+2H2O （5）LiFePO4－e- ＝FePO4 + Li＋（6）NaOH （7）Li2CO3 （4）正極廢料中LiFePO4、碳粉和鋁箔在加入氫氧化鈉溶液時(shí)，鋁被溶解，濾渣A中含有LiFePO4、碳粉，在操作3中LiFePO4被雙氧水氧化，反應(yīng)的離子方程式為2LiFePO4+H2O2+2H+＝2Fe3++2Li++2PO43-+2H2O。 （5）該鋰電池充電時(shí)的陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為L(zhǎng)iFePO4－e- ＝FePO4 + Li+。 （6）濾液B中含有硫酸鐵，操作4是將鐵離子沉淀的過(guò)程，可以選擇試劑氫氧化鈉。 （7）根據(jù)流程圖和信息②，沉淀C為L(zhǎng)i2CO3。