问题 问答题

(14分)

以锌锰废电池中的碳包(含碳粉、Fe、Cu、Ag和MnO2等物质 )为原料回收MnO2的工艺流程如下:

I. 将碳包中物质烘干,用足量稀HNO3溶解金属单质,过滤,得滤渣a;

II. 将滤渣a在空气中灼烧除去碳粉,得到粗MnO2

III.向粗MnO2中加入酸性H2O2溶液,MnO2溶解生成Mn2+,有气体生成;

IV. 向III所得溶液(pH约为6)中缓慢滴加0.50 mol•L-1 Na2CO3溶液,过滤,得滤渣b,其主要成分为MnCO3

V. 滤渣b经洗涤、干燥、灼烧,制得较纯的MnO2

(1)Ι中Ag与足量稀HNO3反应生成NO的化学方程式为        

(2)已知II的灼烧过程中同时发生反应:

MnO2(s) + C(s) ="==" MnO(s) + CO (g)  △H = +24.4kJ • mol1       ①

MnO2(s) + CO(g) ="==" MnO(s) + CO2(g) △H = -148.1 kJ • mol1      ②

写出MnO2和C反应生成MnO和CO2的热化学方程式:        

(3)H2O2分子中含有的化学键类型为                

(4)III中MnO2溶解的离子方程式为        ,溶解一定量的MnO2,H2O2的实际消耗量比理论值高,用化学方程式解释原因:       

(5)IV中,若改为“向0.50 mol•L-1 Na2CO3溶液中缓慢滴加III所得溶液”,滤渣b中会混有较多Mn(OH)2沉淀,解释其原因:         

(6)V中MnCO3在空气中灼烧的化学方程式为      

答案

(14分)

(1)3Ag + 4HNO3="==" 3AgNO3+NO­+ 2H2O

注:写“△”不扣分,写成离子方程式不扣分。

(2)2MnO2(s) + C(s) ="==" 2MnO(s) + CO2(g) △H = -123.7 kJ • mol -1

MnO2

 
(3)极性键、非极性键      注:每空各1分,只写“共价键”的扣1分。

(4)MnO2 + H2O2 + 2H+ ="==" Mn2+ + O2­ + 2H2O;   2H2O2 ="===" O2­+ 2H2O

 
(5)Na2CO3溶液pH>7显碱性,III所得溶液pH约为6 显弱酸性(1分),后者滴加到前者中,溶液中c(OH-)较大,Mn2+与OH-生成Mn (OH)2沉淀(或答CO32-的水解平衡正向移动生成Mn (OH)2沉淀)(1分)。

(6)2MnCO3 + O2 ="==" 2MnO2 + 2CO2 注:写“加热”、“高温”不扣分。

题目分析:(1)Ag与足量稀HNO3反应生成NO的化学方程式为3Ag + 4HNO3="==" 3AgNO3+NO­+ 2H2O

(2)根据盖斯定律目标方程式= ①  +②,所以MnO2和C反应生成MnO和CO2的热化学方程式为2MnO2(s) + C(s) ="==" 2MnO(s) + CO2(g) △H = -123.7 kJ • mol -1

(3)过氧化氢是共价化合物,分子中含有极性共价键、非极性共价键;

(4)MnO2中加入酸性H2O2溶液,MnO2溶解生成Mn2+,有气体生成;锰元素的化合价降低,则过氧化氢中氧元素的化合价升高,所以该气体是氧气,离子方程式为MnO2 + H2O2 + 2H+ ="==" Mn2+ + O2­ + 2H2O;因为过氧化氢在二氧化锰存在的条件下会发生分解反应,生成氧气和水,用化学方程式表示为

MnO2

 
2H2O2 ="===" O2­+ 2H2O;

(5)Na2CO3溶液水解使溶液pH>7显碱性,III所得溶液pH约为6 显弱酸性(1分),后者滴加到前者中,氢离子与水解生成的碳酸氢根离子反应生成二氧化碳气体,使水解平衡正向移动,溶液中c(OH-)较大,Mn2+与OH-生成Mn (OH)2沉淀;

 
(6)MnCO3在空气中灼烧的反应类似与碳酸钙的分解反应,化学方程式为

2MnCO3 + O2 ="==" 2MnO2 + 2CO2

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