問題詳情：
鹼*鋅錳電池的工作原理：Zn+2MnO2+2H2O
2MnO(OH)+Zn(OH)2，其中的電解質溶液是KOH溶液。某課題組用廢舊鐵殼無*鹼*鋅錳電池爲原料，製備一種新型材料——MnxZn(1−x)Fe2O4，其工藝流程如圖所示：
(1)已知MnxZn(1−x)Fe2O4中錳元素的化合價與實驗室用二氧化錳制
取*氣時還原產物中的錳相同，則鐵元素的化合價爲___________。
(2)“溶渣”工序中稀硫*與鐵反應生成的硫*亞鐵可將+3價錳的化合物全部還原成Mn2+，寫出該反應的離子方程式：_________________________________。
(3)“調鐵”工序的目的是調整濾液中鐵離子的總濃度，使其中金屬元素的物質的量之比與產品的化學式MnxZn(1−x)Fe2O4相符合。
①寫出“調鐵”工序中發生反應的離子方程式：______________________、_______。
②若測得濾液的成分爲c(Mn2+)+c(
Zn2+)=a mol·L−1，c(Fe2+)+c(Fe3+)=b mol·L−1，濾液體積爲1 m3，“調鐵”工序中，需加入的鐵粉質量爲__________
_kg(忽略溶液體積變化，用含a、b的代數式表示)。
(4)在“氧化”工序中，加入雙氧水的目的是把 Fe 2+ 氧化爲 Fe 3+；生產過程中發現實際消耗雙氧水的量大於理論值，其可能原因除溫度外，主要是______________________。
(5)用氨水“調pH”後，經“結晶”、“過濾”可得到產品和濾液C，從濾液C中還可分離出一種氮肥，該氮肥的溶液中離子濃度由大到小的排序爲_______________。
【回答】
+3 MnO(OH)+Fe 2+ +3H += Mn 2+ +Fe 3+ +2H 2 O Fe+2Fe 3+ =3Fe 2+ Fe+2H += Fe 2+ +H 2 ↑ 112a−56b 生成的 Fe 3+ 催化了雙氧水的分解 c(NH
4+)>c(SO42—)>c(H + )>c(OH− )
【分析】
由流程圖可知，向用水洗滌的廢舊電池濾渣中加入稀硫*，濾渣中的Fe和Zn(OH)2溶於稀硫*，反應生成的硫*亞鐵在**條件下，與MnO(OH)發生氧化還原反應生成硫*鐵、硫*錳，過濾得到含有硫*鋅、硫*鐵和硫*錳的**濾液，向濾液中加入鐵粉調整濾液中鐵離子的總濃度，使其中金屬元素的物質的量之比與產品的化學式MnxZn(1−x)Fe2O4相符合，再加入雙氧水將Fe 2+氧化爲Fe 3+，用氨水調pH後，經結晶、過濾得到產品MnxZn(1−x)Fe2O4。
【詳解】
（1）由題意可知，MnxZn(1−x)Fe2O4中錳元素的化合價爲+2價，設鐵元素化合價爲+a，由化合價代數和爲零可得：（+2）×x+（+2）×（1—x）+（+a）×2+（—2）×4=0，解得a=3，故*爲+3；
（2）由題意可知，硫*亞鐵與MnO(OH)在**條件下發生氧化還原反應，硫*亞鐵被氧化生成硫*鐵，MnO(OH)被還原爲硫*錳，反應的離子方程式爲MnO(OH)+Fe 2+ +3H += Mn 2+ +Fe 3+ +2H 2O，故*爲MnO(OH)+Fe 2+ +3H += Mn 2+ +Fe 3+ +2H 2O；
（3）①“調鐵”工序中，加入的鐵粉與溶液中的Fe 3+和H+反應，反應時，氧化*較強的Fe 3+與Fe反應生成Fe 2+，Fe 3+完全反應後，H+與Fe反應生成Fe 2+和H2，反應的離子方程式爲Fe+2Fe 3+ =3Fe 2+和Fe+2H += Fe 2+ +H2↑，故*爲Fe+2Fe 3+ =3Fe 2+；Fe+2H += Fe 2+ +H2↑；
②由MnxZn(1−x)Fe2O4得化學式可知，
，設加入的鐵粉爲xmol，依據題意可得（a mol·L−1×103 L）:(b mol·L−1×103 L +x) =1:2，解得x=(2a-b)×103 mol，則加入的鐵粉質量爲(2a-b)×103 mol×56g/mol=56(2a-b)×103g=56(2a-b)kg，故*爲56(2a-b)；
(4)在“氧化”工序中，雙氧水把 Fe 2+ 氧化爲Fe 3+，反應生成的Fe 3+可以做催化劑，使雙氧水催化分解，成爲除溫度外，導致實際消耗雙氧水的量大於理論值的因素，故*爲生成的 Fe 3+ 催化了雙氧水的分解；
（5）由流程圖可知，反應中加入了稀硫*和氨水，濾液C中一定含有可以做氮肥的硫*銨，硫*銨溶液中由於銨根離子水解使溶液顯**，溶液中有c(H + )>c(OH− )，但是由於水解程度小，溶液中有c(NH
4+)>c(SO42—)，則溶液中離子濃度由大到小的排序爲，故*爲c(NH
4+)>c(SO42—)>c(H + )>c(OH− )；
【點睛】
本題主要考查化學工藝流程，考查分析問題與解決問題的能力，集元素化合物知識基本概念和基本理論於一體，考查面廣、綜合*強，注意題給資訊和流程中的反應原理分析是解答關鍵。
知識點：氧化還原反應方程式的配平
題型：綜合題
