鋅錳干電池由于其貯存和使用壽命較短,大都為一次性電池,用完之后被當(dāng)作垃圾扔掉.這不僅浪費(fèi)了寶貴的金屬資,而且還會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的環(huán)境污染.下表是各類電池的綜合成分分析結(jié)果:
元素其它
質(zhì)量百分含量13~2714~2823~260.5~0.75~613
通過簡(jiǎn)單的機(jī)械處理,將電池中各組分進(jìn)行最大在限度的分離,從而使整個(gè)處理過程得到簡(jiǎn)化.再分別對(duì)鋅皮和錳粉(MnO2)進(jìn)行濕法處理,通過預(yù)處理、浸取、凈化等工序制出產(chǎn)品.工藝流程如圖:

查閱資料知各離子沉淀完全的pH為
離子Fe3+Fe2+Cu2+Mn2+
pH3.29.06.710.1
已知:鋅元素與鋁元素相似,具有兩性.
(1)市售鋅錳干電池為堿性電池,電解質(zhì)溶液為KOH,則其正極反應(yīng)為
 
;電極總反應(yīng)方程為
 

(2、在預(yù)處理中,分離鐵皮和鋅皮的方法是
 
,洗液加(NH42CO3在pH=7.5沉淀出一種堿式鹽,該物質(zhì)的化學(xué)式為
 

(3)二氧化錳生產(chǎn)中,寫出加入30%鹽酸溶解時(shí)的離子方程式
 
;鹽酸溶解后回收的渣是
 
;
(4)已知第二次加H2O2后調(diào)節(jié)pH≈9的目的為將Mn2+轉(zhuǎn)化為MnO2,則第一次加H2O2后調(diào)節(jié)pH≈5,目的是
 
;
(5)實(shí)驗(yàn)室中用高錳酸鉀溶液檢驗(yàn)Mn2+時(shí),產(chǎn)生黑色沉淀,該反應(yīng)的離子方程式為
 

(6)硫酸錳在高溫條件下可以得到三種氧化物,該熱分解的方程式為
 
考點(diǎn):物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,化學(xué)電源新型電池
專題:實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題
分析:(1)鋅錳干電池為堿性電池,電解質(zhì)溶液為KOH,正極是二氧化錳得到電子生成MnOOH;鋅做負(fù)極失電子生成Zn(OH)2,電池總反應(yīng)為鋅和二氧化錳反應(yīng)生成MnOOH,Zn(OH)2
(2)分離鐵和鋅可以用磁鐵吸引鐵分離,分析流程加(NH42CO3在pH=7.5沉淀出一種堿式鹽為堿式碳酸鋅;
(3)二氧化錳在濃鹽酸溶液中加熱反應(yīng)生成氯化錳、氯氣和水;其中碳不溶于鹽酸;
(4)第一次加H2O2后調(diào)節(jié)pH≈5的目的是氧化亞鐵離子為鐵離子,使鐵離子形成氫氧化鐵沉淀除去;
(5)高錳酸鉀溶液檢驗(yàn)Mn2+時(shí),堿性溶液中產(chǎn)生黑色沉淀為MnO2;
(6)硫酸錳在高溫條件下可以得到三種氧化物,一定有金屬氧化物,硫的氧化物,硫元素化合價(jià)一定降低,所以金屬錳元素化合價(jià)升高,結(jié)合氧化還原反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移守恒分析得到產(chǎn)物;
解答: 解:(1)鋅錳干電池為堿性電池,電解質(zhì)溶液為KOH,正極是二氧化錳得到電子生成MnOOH,電極反應(yīng)為:2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-;鋅做負(fù)極失電子生成Zn(OH)2,電池總反應(yīng)為鋅和二氧化錳反應(yīng)生成MnOOH,Zn(OH)2,總反應(yīng)為:2MnO2+Zn+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2 ;
故答案為:2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-;2MnO2+Zn+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2 ;
(2)在預(yù)處理中,分離鐵皮和鋅皮的方法是磁選法或用磁鐵吸;洗液加(NH42CO3在pH=7.5沉淀出一種堿式鹽,該物質(zhì)是堿式碳酸鋅,化學(xué)式為Zn2(OH)2CO3;
故答案為:磁選法或用磁鐵吸,Zn2(OH)2CO3
(3)二氧化錳生產(chǎn)中,加入30%鹽酸溶解時(shí),生成氯化錳和氯氣,離子方程式為:MnO2+4H++2Cl-
  △  
.
 
Mn2++Cl2↑+2H2O;分析流程可知鹽酸溶解后回收的渣是碳黑;
故答案為:MnO2+4H++2Cl-
  △  
.
 
Mn2++Cl2↑+2H2O;碳黑;
(4)第一次加H2O2后,將亞鐵離子氧化成鐵離子,調(diào)節(jié)pH≈5,將鐵離子完全沉淀;故目的是除去Fe2+和Fe3+;
故答案為:除去Fe2+和Fe3+;
(5)高錳酸鉀堿溶液中氧化Mn2+生成黑色的MnO2,結(jié)合電荷守恒和原子守恒寫出反應(yīng)的離子方程式:2MnO4-+3Mn2++4OH-=5MnO2+2H2O;
故答案為:2MnO4-+3Mn2++4OH-=5MnO2+2H2O;
(6)硫酸錳在高溫條件下可以得到三種氧化物,一定有金屬氧化物,硫的氧化物,硫元素化合價(jià)一定降低,所以金屬錳元素化合價(jià)升高,結(jié)合氧化還原反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移守恒分析得到產(chǎn)物,SO42-~SO2~2e-,Mn2+~2e-~Mn4+,氧化錳Mn3O4、二氧化硫、三氧化硫,結(jié)合原子守恒配平書寫化學(xué)方程式反應(yīng)的化學(xué)方程式:3MnSO4
  △  
.
 
Mn3O4+SO2↑+2SO3↑;
故答案為:3MnSO4
  △  
.
 
Mn3O4+SO2↑+2SO3↑;
點(diǎn)評(píng):本題以堿性鋅錳電池為依據(jù)考查了電極反應(yīng)式書寫、氧化還原反應(yīng)方程式書寫、分解反應(yīng)等,注意流程中的信息;難度中等.
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

某學(xué)校同學(xué)進(jìn)行乙醇的化學(xué)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)探究學(xué)習(xí),以下為他們的學(xué)習(xí)過程.
(一)結(jié)構(gòu)分析
(1)寫出乙醇的結(jié)構(gòu)式
 
;官能團(tuán)的電子式
 

(二)性質(zhì)預(yù)測(cè)
(2)對(duì)比乙醇和乙烷的結(jié)構(gòu),經(jīng)過討論,同學(xué)們認(rèn)為乙醇分子中氧原子吸引電子能力較強(qiáng),預(yù)測(cè)在一定條件下分子中
 
鍵(填寫具體共價(jià)鍵)容易發(fā)生斷裂.為此,他們查閱了相關(guān)資料,獲得了以下乙醇性質(zhì)的部分事實(shí).
Ⅰ.常溫下,1mol乙醇與1mol金屬鈉反應(yīng)產(chǎn)生0.5mol氫氣,該反應(yīng)比較緩和,遠(yuǎn)不如水和金屬鈉反應(yīng)劇烈.
Ⅱ.乙醇在酸性條件下與HBr共熱產(chǎn)生溴乙烷.Ⅲ.乙醇在濃硫酸催化作用下,140℃時(shí)反應(yīng)生成乙醚(CH3CH2OCH2CH3,微溶于水的液體,沸點(diǎn)34.6℃),170℃時(shí)脫水生成乙烯.
下列關(guān)于乙醇結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的分析、理解錯(cuò)誤的是
 

A.-OH對(duì)-C2H5的影響使乙醇與鈉的反應(yīng)比水與鈉的反應(yīng)速率慢
B.乙醇在濃硫酸催化下,170℃時(shí)脫水生成乙烯的反應(yīng)為消去反應(yīng)
C.乙醇的核磁共振氫譜圖上有3個(gè)吸收峰,其強(qiáng)度之比為3:2:1,與鈉反應(yīng)的是
吸收強(qiáng)度最小的氫原子
D.乙醇與甲醚互為官能團(tuán)異構(gòu)體
(三)設(shè)計(jì)方案、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)
甲同學(xué)用4mL 95%的乙醇、8mL90%濃硫酸、6g溴化鈉研究乙醇轉(zhuǎn)化為溴乙烷的反應(yīng).右圖是他設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置圖(已省略部分夾持儀器).
請(qǐng)回答有關(guān)問題.
(3)預(yù)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)裝置Ⅰ主要發(fā)生兩個(gè)反應(yīng),寫出反應(yīng)②的化學(xué)方程式.
①2NaBr+H2SO4 
  △  
.
 
2HBr+Na2SO4,②
 

(4)實(shí)驗(yàn)過程中,觀察到反應(yīng)后期燒瓶?jī)?nèi)液體顏色變棕黑,U形管右邊與大氣相通的導(dǎo)管口產(chǎn)生大量有刺激性氣味的白霧,U形管內(nèi)有少量淡黃色液體,該液體的有機(jī)成分是
 
.若要獲得純凈的溴乙烷,方法是:實(shí)驗(yàn)結(jié)束后
 

(四)反思與改進(jìn)
(5)乙同學(xué)認(rèn)為:實(shí)驗(yàn)所用濃硫酸必須進(jìn)行稀釋,目的是
 
(填字母),稀釋后的濃硫酸應(yīng)放在
 
(填實(shí)驗(yàn)儀器名稱)中.
A.減少HBr的揮發(fā)                    B.防止?jié)饬蛩岱纸猱a(chǎn)生SO2
C.減少副產(chǎn)物乙烯和乙醚的生成        D.減少Br2的生成
(6)丙同學(xué)提出應(yīng)該對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行改進(jìn),請(qǐng)為兩部分裝置選擇正確的措施:
A.不作改變      B.保留酒精燈加熱,增加溫度計(jì)且溫度計(jì)水銀球插入反應(yīng)液中
C.水浴加熱      D.冰水混合物冷卻
裝置Ⅰ
 
;裝置Ⅱ
 
.請(qǐng)你再提出一條改進(jìn)措施
 

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

已知:S2-、SO32-、NH4-、Al3+、HPO42-、Na+、SO42-、AlO2-、Fe3+、HCO3-、Cl-等離子,按要求填空:
(1)在水溶液中,離子水解呈堿性的是
 
;
(2)在水溶液中,離子水解呈酸性的是
 
;
(3)既能在酸性較強(qiáng)的溶液里大量存在,又能在堿性較強(qiáng)的溶液里大量存在的離子有
 

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

用AgNO3溶液和NaCl、MgCl2、AlCl3三種溶液分別反應(yīng)時(shí),若把同體積、同物質(zhì)的量濃度的三種溶液中的Cl-全部沉淀下來,所需AgNO3溶液的體積比是
 
,若把同體積的三種溶液中的Cl-全部沉淀下來,所用AgNO3溶液的體積相同,則此三種溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度之比為
 
.生成沉淀的質(zhì)量比為
 

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

一塊表面已被氧化為Na2O的鈉塊質(zhì)量為10g,將其投入100g水中,產(chǎn)生H20.3g,則原鈉塊中被氧化生成的氧化鈉是多少克?

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

下列有關(guān)物理量相應(yīng)的單位,表達(dá)不正確的是( 。
A、摩爾質(zhì)量:g?mol-1
B、密度:g?mL-1
C、氣體摩爾體積:L
D、阿伏加德羅常數(shù):mol-1

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

寫出Al(OH)3的電離方程式:
 
?Al(OH)3?
 

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

以下是一些常用的危險(xiǎn)品標(biāo)志,如圖所列物質(zhì)與危險(xiǎn)警告標(biāo)志對(duì)應(yīng)錯(cuò)誤的是( 。
A、
氯氣
B、
四氯化碳
C、
氫氧化鈉
D、KNO3

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

下列關(guān)于工業(yè)生產(chǎn)說法正確的是
 
.(填序號(hào))
A.在侯氏制堿工業(yè)中,向飽和氯化鈉溶液中先通二氧化碳,后通氨氣
B.在硫酸工業(yè)、合成氨工業(yè)、硝酸工業(yè)中,皆采用循環(huán)操作提高原料利用率
C.在氯堿工業(yè),電解槽被離子交換膜隔成陰極室和陽極室
D.工業(yè)上采用電解熔融氯化鋁的方法制取金屬鋁
E.石油裂化屬于化學(xué)變化,主要目的是為了獲得短鏈不飽和氣態(tài)烴.

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同步練習(xí)冊(cè)答案