Question

以鋅錳廢電池中的碳包（含碳粉、Fe、Cu、Ag和MnO₂等物質 ）為原料回收MnO₂的工藝流程如下：
I．將碳包中物質烘干，用足量稀HNO₃溶解金屬單質，過濾，得濾渣a；
Ⅱ．將濾渣a在空氣中灼燒除去碳粉，得到粗MnO₂；
Ⅲ．向粗MnO₂中加入酸性H₂O₂溶液，MnO₂溶解生成Mn²⁺，有氣體生成；
Ⅳ．向III所得溶液（pH約為6）中緩慢滴加0.50mol?L^-1 Na₂CO₃溶液，過濾，得濾渣b，其主要成分為
MnCO₃；
V．濾渣b經洗滌、干燥、灼燒，制得較純的MnO₂．
（1）Ⅰ中Ag與足量稀HNO₃反應生成NO的化學方程式為

 

．
（2）已知Ⅱ的灼燒過程中同時發生反應：
MnO₂（s）+C（s）═MnO（s）+CO（g）△H=+24.4kJ?mol^- 1
MnO₂（s）+CO（g）═MnO（s）+CO₂（g）△H=-148.1kJ?mol^- 1
寫出MnO₂和C反應生成MnO和CO₂的熱化學方程式：

 

．
（3）H₂O₂分子中含有的化學鍵類型為

 

、

 

．
（4）Ⅲ中MnO₂溶解的化學方程式為

 

，溶解一定量的MnO₂，H₂O₂的實際消耗量比理論值高，用化學方程式解釋原因：

 

．
（5）Ⅳ中，若改為“向0.50mol?L^-1 Na₂CO₃溶液中緩慢滴加Ⅲ所得溶液”，濾渣b中會混有較多Mn（OH）₂沉淀，解釋其原因：

 

．
（6）V中MnCO₃在空氣中灼燒的化學方程式為

 

．

Answer 1

考點：物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用

專題：實驗設計題

分析：（1）稀硝酸具有強的氧化性，與銀反應生成硝酸銀和一氧化氮和水，依據得失電子書寫并配平方程式；
（2）依據蓋斯定律，將已知熱化學方程式進行混合運算求目標熱方程式；
（3）同種非金屬元素之間易形成非極性共價鍵，不同非金屬元素之間易形成極性共價鍵；
（4）雙氧水與二氧化錳發生氧化還原反應；同時在二氧化錳做催化劑條件下，雙氧水發生分解生成水和氧氣；
（5）改為向0.50mol?L^-1 Na₂CO₃溶液中緩慢滴加Mn²⁺溶液，CO₃^2-的水解平衡正向移動生成Mn （OH）₂沉淀；
（6）碳酸錳在空氣中灼燒，能夠被空氣中的氧氣氧化，反應生成二氧化錳和氧氣．

解答： 解：（1）稀硝酸與銀反應生成硝酸銀和一氧化氮和水，方程式為：3Ag+4HNO₃═3AgNO₃+NO↑+2H₂O；
故答案為：3Ag+4HNO₃═3AgNO₃+NO↑+2H₂O；
（2）①MnO₂（s）+C（s）═MnO（s）+CO（g）△H=+24.4kJ?mol^-1
②MnO₂（s）+CO（g）═MnO（s）+CO₂（g）△H=-148.1kJ?mol^-1
依據蓋斯定律：①+②得：2MnO₂（s）+C（s）═2MnO（s）+CO₂（g）△H=-123.7 kJ?mol^-1
故答案為：2MnO₂（s）+C（s）═2MnO（s）+CO₂（g）△H=-123.7 kJ?mol^-1；
（3）過氧化氫中存在H-O極性共價鍵，O-O非極性共價鍵；
故答案為：極性鍵、非極性鍵；
（4）雙氧水與二氧化錳發生氧化還原反應，方程式為：MnO₂+H₂O₂+2H⁺═Mn²⁺+O₂↑+2H₂O；
同時在二氧化錳做催化劑條件下，雙氧水發生分解生成水和氧氣，方程式為：2H₂O₂═O₂↑+2H₂O，所以H₂O₂的實際消耗量比理論值高；
故答案為：MnO₂+H₂O₂+2H⁺═Mn²⁺+O₂↑+2H₂O； 2H₂O₂═O₂↑+2H₂O；
（5）碳酸鈉為強堿弱酸鹽存在碳酸根離子的水解平衡：CO₃^2-+H₂O  HCO₃^-+OH^-，所以Na₂CO₃溶液pH＞7顯堿性，III所得溶液pH約為6 顯弱酸性（1分），后者滴加到前者中，溶液中c（OH^-）較大，Mn²⁺與OH^-生成Mn （OH）₂沉淀；
故答案為：Na₂CO₃溶液pH＞7顯堿性，III所得溶液pH約為6 顯弱酸性，后者滴加到前者中，溶液中c（OH^-）較大，Mn²⁺與OH^-生成Mn （OH）₂沉淀；
（6）MnCO₃在空氣中灼燒生成二氧化錳和二氧化碳，化學方程式為：2MnCO₃+O₂═2MnO₂+2CO₂；
故答案為：2MnCO₃+O₂═2MnO₂+2CO₂．

點評：本題為綜合題，考查了方程式的書寫、反應熱的計算、化學平衡的移動，題目難度較大，熟悉相關知識是解題關鍵，注意蓋斯定律求反應熱的方法．