Question

【題目】廢舊電池的危害上要集中在其中所含的少量重金屬上。將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。

I．若堿性鋅錳干電池的總反應(yīng)為：2MnO2+Zn+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2 ，則該電池的正極反應(yīng)式為：_________________________________

II．回收填料中的二氧化錳和氯化銨。已知：廢舊干電池填料的主要成分為二氧化錳、炭粉、氯化銨和氯化鋅等，其中氯化銨、氯化鋅可溶于水。回收物質(zhì)的流程如圖所示。

(1)① 操作中先將電池填料研碎的目的是：________________。操作l和操作2的名稱都是___________，② 灼燒濾渣l的目的是______________________。

(2)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寫出MnOOH與濃鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式：________________。

② 錳回收新方法：向廢舊鋅錳電池內(nèi)的混合物[主要成分MnOOH、Zn(OH)2]中加入一定量的稀硫酸和稀草酸（H2C2O4），并不斷攪拌至無CO2產(chǎn)生為止，與使用濃鹽酸回收錳相比，新方法的優(yōu)點(diǎn)是___________（答l點(diǎn)即可）。

(3)部分難溶的電解質(zhì)溶度積常數(shù)（Ksp）如下表：

用廢電池的鋅皮可用于回收制作ZnSO4·7H2O。過程中，需除去鋅皮中的少量雜質(zhì)鐵，其方法是：常溫下，加入稀H2SO4和H2O2，鐵溶解變?yōu)?/span>Fe3+，加堿調(diào)節(jié)pH為4，使溶液中的Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀，此時(shí)溶液中c(Fe3+)=_________。繼續(xù)加堿調(diào)節(jié)pH為____時(shí)，鋅開始沉淀（假定Zn2+濃度為0.1mol/L）。

Answer 1

【答案】2MnO2+2H2O+2e-=2MnO(OH)+2OH- 增大接觸面積，加快反應(yīng)速率 過濾 除去二氧化錳中混有的碳粉 2MnOOH+6HCl(濃)= 2MnCl2+ Cl2↑+4 H2O 工藝流程簡單；反應(yīng)過程無有毒有害物質(zhì)生成，不會(huì)造成二次污染；廢物資源化；生成的產(chǎn)物CO2和H2O不會(huì)影響MnSO4的純度 2.6×10-9 mol·L-1 6

【解析】

I．該原電池中正極上二氧化錳得電子發(fā)生還原反應(yīng)；

II．廢舊干電池填料的主要成分為二氧化錳、炭粉、氯化銨和氯化鋅等，其中氯化銨、氯化鋅可溶于水，溶解過濾后得到濾渣1為二氧化錳、碳粉，濾液為氯化銨和氯化鋅，濾渣1洗滌烘干、灼燒除去碳得到二氧化錳，濾液1蒸發(fā)結(jié)晶過濾得到氯化銨晶體和濾液2；

（1）從化學(xué)反應(yīng)速率的因素分析；過濾可以除去不溶于水的物質(zhì)；玻璃棒的用途有攪拌、引流、轉(zhuǎn)移物質(zhì)等；加熱條件下，炭粉能和空氣中的氧氣反應(yīng)生成二氧化碳；

（2）①MnO(OH)與濃鹽酸反應(yīng)，+3價(jià)的錳能把濃鹽酸氧化為氯氣；

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；

（3）根據(jù)Ksp計(jì)算公式進(jìn)行求解；

I．鋅錳堿性電池的總反應(yīng)式為：Zn+2MnO2+2H2O═2MnO(OH)+Zn(OH)2，該原電池中正極上二氧化錳得電子發(fā)生還原反應(yīng)，故答案為：2MnO2+2H2O+2e-═2MnO(OH)+2OH-；

II．（1）①將電池填料研碎的目的是增大接觸面積，加快反應(yīng)速率，操作1和操作2的名稱都是過濾。故答案為：增大接觸面積，加快反應(yīng)速率；過濾；

②灼燒濾渣l的目的是使炭粉和氧氣反應(yīng)轉(zhuǎn)化成二氧化碳，從而和二氧化錳分離。故答案為：除去二氧化錳中混有的碳粉；

（2）①+3價(jià)的錳能把濃鹽酸氧化為氯氣，即MnO(OH)與濃鹽酸反應(yīng)生成氯氣和氯化錳、水， 故答案為：；

②從可操作性、產(chǎn)品的純度、對(duì)環(huán)境的影響等方面分析回收工藝的優(yōu)點(diǎn)可知答案為：工藝流程簡單；生成CO2和H2O不影響MnSO4純度；反應(yīng)過程無有毒有害物質(zhì)生成，不造成二次污染；廢物資源化等；

（3）加堿調(diào)節(jié)pH為4，溶液中c（OH-）=10-10mol/L，使溶液中的Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀，此時(shí)溶液中c（Fe3+）= =2.6×10-9mol/L，如鋅開始沉淀，則c（OH-）= =10-8mol/L，此時(shí)pH=6，故答案為：2.6×10-9mol/L；6．