Question

   酸性鋅錳干電池是一種一次性電池，外殼為金屬鋅，中間是碳棒，其周圍是有碳粉、MnO₂、ZnCl₂和NH₄Cl等組成的糊狀填充物。該電池放電過程產(chǎn)生MnOOH。回收處理該廢電池可得到多種化工原料。有關(guān)數(shù)據(jù)如下表

                        溶解度/（g/100g水）

溫度/℃ 化合物	0	20	40	60	80	100
NH4Cl	29.3	37.2	45.8	55.3	65.6	77.3
ZnCl2	343	395	452	488	541	614

化合物	Zn（OH）2	Fe（OH）2	Fe（OH）3
Ksp近似值	10-17	10-17	10-39

回答下列問題:

（1）該電池的正極反應(yīng)式為________，電池反應(yīng)的離子方程式為________。

（2）維持電流強(qiáng)度為0.5，電池工作5分鐘，理論上消耗鋅________。（已知）

（3）廢電池糊狀填充物加水處理后，過濾，濾液中主要有，二者可通過_____分離回收；濾渣的主要成分是、_______和_______，欲從中得到較純的，最簡便的方法為_________，其原理是_________。

（4）用廢電池的鋅皮制備的過程中，需除去鋅皮中的少量雜質(zhì)鐵，其方法是：加稀溶解，鐵變?yōu)開_____，加堿調(diào)節(jié)至pH為_______時(shí)，鐵剛好沉淀完全（離子濃度小于時(shí)，即可認(rèn)為該離子沉淀完全）；繼續(xù)加堿至pH為_____時(shí)，鋅開始沉淀（假定濃度為0.1mol）。若上述過程不加后果是______，原因是_______.

Answer 1

【答案：】（1）MnO₂+H⁺+e^-=MnOOH   、Zn+ 2MnO₂+2H⁺=Zn²⁺+2 MnOOH

（2）0.05g 

（3）加熱濃縮、冷卻結(jié)晶  ；碳粉；MnOOH；空氣中加熱  ；碳粉變?yōu)槎�氧化碳，MnOOH變?yōu)镸nO₂

（4）Fe³⁺  ；2.7；6；鋅離子和二價(jià)鐵離子無法分離     ；它們的Ksp 相近無法分離

【解析：】此題考酸性鋅錳干電池，（1）Zn做負(fù)極，Zn-2e-=Zn²⁺MnO₂做正極，溶液顯酸性，由MnO₂得電子，電極反應(yīng)為MnO₂+H+e-=MnOOH，兩極相加總反應(yīng)就是Zn+ 2MnO₂+2H+=Zn²⁺+2 MnOOH ，（2）維持電流強(qiáng)度為0.5，電池工作5分鐘，理論上消耗鋅為0.0007mol.所以質(zhì)量為0.05g，（3）廢電池糊狀填充物加水處理后，過濾，濾液中主要有，兩個(gè)溶解度一個(gè)受溫度影響較大，一個(gè)較小，可用重結(jié)晶法，二者可通過加熱濃縮，冷卻結(jié)晶分離回收，碳粉和MnOOH都不溶，所以最后還有碳粉和MnOOH，根據(jù)碳粉和MnOOH性質(zhì)，在空氣中加熱碳粉變?yōu)槎�氧化碳，MnOOH變?yōu)镸nO₂（4）H2O2具有強(qiáng)氧化性把Fe直接變成三價(jià)鐵離子，根據(jù)溶度積原理，Ksp Fe（OH）₃= Fe³⁺ ．(OH^-)³，(OH^-)³= Ksp Fe（OH）₃／Fe³⁺

(OH^-)³=10³⁴，Kw=H+ ．OH-得出H+=10^-2.7，所以PH為2.7，同理可得繼續(xù)加堿至pH為6時(shí)，鋅開始沉淀，若上述過程不加后果是鋅離子和二價(jià)鐵離子無法分離，因?yàn)樗鼈兊腒sp 相近無法分離。