Question

【題目】堿性鋅錳電池是日常生活中消耗量最大的電池,其構(gòu)造如圖1所示。放電時總反應(yīng)為Zn+2H2O+2MnO2Zn(OH)2+2MnOOH,從廢舊堿性鋅錳電池中回收Zn和MnO2的工藝如下圖2所示：

回答下列問題:

（1）堿性鋅錳電池中，鋅粉、MnO2、KOH的作用分別是（每空只選1個）_______、_______ 、______。

a．正極反應(yīng)物b． 正極材料 c．負極反應(yīng)物

d． 負極材料 e． 電子導體 f． 離子導體

（2）“還原焙燒”過程中，無需外加還原劑即可在焙燒過程中將MnOOH、MnO2還原為MnO，起還原作用的物質(zhì)是___________。

（3）“凈化”是在浸出液中先加入H2O2，再加入堿調(diào)節(jié)溶液pH到4.5左右，再過濾出沉淀。請完整說明這樣操作的目的是______________。

	Zn(OH)2	Fe(OH)3	Mn(OH)2
開始沉淀的pH	5.5	1.9	8.0
沉淀完全的pH	8.0	3.2	10.0

（4） “電解”時，陽極的電極反應(yīng)式為___。本工藝中應(yīng)循環(huán)利用的物質(zhì)是____(填化學式)。

（5）若將“粉料”直接與鹽酸共熱反應(yīng)后過濾，濾液的主要成分是ZnCl2和MnCl2�！�粉料”中的MnOOH與鹽酸反應(yīng)的化學方程式為_____。

（6）某堿性鋅錳電池維持電流0.5 A(相當于每秒通過5×10-6 mol電子)，連續(xù)工作80分鐘即接近失效。如果制造一節(jié)電池所需的鋅粉為6 g，則電池失效時仍有____%的金屬鋅未參加反應(yīng)。

Answer 1

【答案】 c a f C　/Zn 加入H2O2目的是將Fe2+氧化為Fe3+ 調(diào)節(jié)pH=4.5是使Fe3+完全沉淀而Mn2+、Zn2+ 仍以離子形式存在于溶液中 Mn2+-2e-+2H2OMnO2+4H+　H2SO4 2MnOOH+6HClCl2↑+2MnCl2+4H2O 87

【解析】（1）堿性鋅錳干電池中，單質(zhì)鋅為負極反應(yīng)物，負極材料為鐵皮外殼，，石墨棒為正極材料，正極反應(yīng)為二氧化錳，氫氧化鉀相當于電解質(zhì)溶液，所以答案依次為：c、a、f。

（2）電池中的碳粉和鋅粉都是“還原焙燒”過程中的還原劑。

（3）加入過氧化氫的目的是將亞鐵離子氧化為鐵離子，再加入堿調(diào)節(jié)溶液的pH至4.5，將鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀除去，這樣避免沉淀溶液的鋅離子。

（4）電解的溶液為硫酸錳和硫酸鋅的混合溶液，因為電解要得到單質(zhì)鋅和二氧化錳，所以電解的陽極反應(yīng)為Mn2+-2e-+2H2OMnO2+4H+。根據(jù)陽極反應(yīng)，得到溶液中會生成氫離子，因為Mn2+都轉(zhuǎn)化為二氧化錳，鋅離子都轉(zhuǎn)化為單質(zhì)，所以電解至最后應(yīng)該得到硫酸，硫酸可以循環(huán)使用。

（5）因為“粉料”中的MnOOH與鹽酸反應(yīng)也是得到MnCl2的，所以Mn的化合價降低，只能是Cl化合價升高，因此生成物為氯氣，根據(jù)化合價升降相等和原子個數(shù)守恒得到：2MnOOH+6HClCl2↑+2MnCl2+4H2O。

（6）每秒通過5×10-6 mol電子，連續(xù)工作80分鐘，則通過電子為5×10-6 ×80×60=0.024mol。所以參加反應(yīng)的單質(zhì)鋅為0.012mol，質(zhì)量為0.78g，所以剩余的鋅為6－0.78=5.22g，所以剩余鋅為5.22/6=87%。