Question

【題目】研究發(fā)現(xiàn)：一節(jié)電池爛在地里，能夠使一平方米的土地失去利用價值。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，既能減少它對環(huán)境的污染，又能實(shí)現(xiàn)廢電池的資源化利用。

（1）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�；厥瘴镔|(zhì)的流程如圖所示。

① 操作中先將電池填料研碎的目的是：________________。

② 操作l和操作2的名稱都是___________，該操作中玻璃棒的作用是___________。

③ 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，寫出MnOOH參與反應(yīng)的化學(xué)方程式______________。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）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)镕e3+，加堿調(diào)節(jié)pH為4，使溶液中的Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀，此時溶液中c(Fe3+)=_________。繼續(xù)加堿調(diào)節(jié)pH為____時，鋅開始沉淀（假定Zn2+濃度為0.1mol/L）。部分難溶的電解質(zhì)溶度積常數(shù)（Ksp）如下表：

Answer 1

【答案】（1） ①增大接觸面積，加快反應(yīng)速率 ②過濾 引流 ③除去炭粉

（2）①2MnOOH+6HCl=2MnCl2+Cl2↑+4H2O

②2MnOOH+H2C2O4+2H2SO4=2MnSO4+2CO2↑+4H2O 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（答1點(diǎn)即可） （3） 2.6×10-9 6

【解析】試題分析：本題以廢舊電池的再利用為載體考查化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作，化學(xué)方程式的書寫和沉淀溶解平衡相關(guān)計算。題目難度中等。解答本題要注意聯(lián)系化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作，化合價升降法配平和沉淀溶解平衡基礎(chǔ)知識進(jìn)行作答。

解答：（1）回收填料中的二氧化錳和氯化銨。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。炭粉和二氧化錳不溶于水。將電池填料溶解、過濾，濾渣1為炭粉和二氧化錳的混合物，經(jīng)洗滌、烘干、燃燒，炭粉與氧氣反應(yīng)生成二氧化碳，剩余的固體為二氧化錳；濾液1為氯化銨和氯化鋅的混合液，蒸發(fā)結(jié)晶、過濾的氯化銨晶體。

① 操作中先將電池填料研碎的目的是增大接觸面積，加快反應(yīng)速率。

② 操作l和操作2為分離固體和液體混合物的操作，名稱是過濾，玻璃棒的作用是引流。

③ 灼燒濾渣l的目的是除去炭粉。

（2）①MnOOH與濃鹽酸反應(yīng)生成二氯化錳、氯氣和水，利用化合價升降法配平，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2MnOOH+6HCl=2MnCl2+Cl2↑+4H2O。

②MnOOH與稀硫酸和稀草酸（H2C2O4）反應(yīng)生成硫酸錳、二氧化碳和水，利用化合價升降法配平，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2MnOOH+H2C2O4+2H2SO4=2MnSO4+2CO2↑+4H2O 。與使用濃鹽酸回收錳相比，新方法的優(yōu)點(diǎn)是工藝流程簡單：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）溶液的pH為4，c(OH-)=1×10-10mol/L，又Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)c3(OH-)=2.6×10-39，此時溶液中c(Fe3+)= 2.6×10-9mol/L。Ksp[Zn(OH)2]=c(Zn2+)c2(OH-)=10-17，若Zn2+濃度為0.1mol/L，則c(OH-)=10-8mol/L，c(H+)=10-6mol/L，pH=6。