Question

【題目】酸性鋅錳干電池是一種一次電池，外殼為金屬鋅，中間是碳棒，其周圍是碳粉，MnO2，ZnCl2和NH4Cl等組成的糊狀填充物，該電池在放電過(guò)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)如表所示：

溶解度/(g/100g水)

	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

溶度積常數(shù)

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(wèn)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0.5A，電池工作五分鐘，理論上消耗Zn_____g。(已經(jīng)F＝96500C/mol)

(3)廢電池糊狀填充物加水處理后，過(guò)濾，濾液中主要有ZnCl2和NH4Cl，二者可通過(guò)____分離回收；濾渣的主要成分是MnO2、______和______，欲從中得到較純的MnO2，最簡(jiǎn)便的方法是_____________，其原理是_______/span>。

Answer 1

【答案】MnO2＋e—＋H＋＝MnOOH Zn＋2MnO2＋2H＋＝Zn2＋＋2MnOOH 0.05g 加熱濃縮、冷卻結(jié)晶 鐵粉 MnOOH 在空氣中加熱 碳粉轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>CO2，MnOOH氧化為MnO2

【解析】

酸性鋅錳干電池中，金屬鋅作負(fù)極，碳棒作正極，MnO2在正極得電子生成MnOOH。Zn(OH)2、Fe(OH)2溶度積常數(shù)近似相等。

（1）酸性鋅錳干電池中，外殼為金屬鋅，鋅是活潑的金屬，鋅是負(fù)極，電解質(zhì)顯酸性，則負(fù)極電極反應(yīng)式為Zn—2e—＝Zn2＋。中間是碳棒，碳棒是正極，其中二氧化錳得到電子轉(zhuǎn)化為MnOOH，則正極電極反應(yīng)式為MnO2＋e—＋H＋＝MnOOH，所以總反應(yīng)式為Zn＋2MnO2＋2H＋＝Zn2＋＋2MnOOH。

（2）維持電流強(qiáng)度為0.5A，電池工作五分鐘，則通過(guò)的電量是0.5A×300s＝150C，因此通過(guò)電子的物質(zhì)的量是，鋅在反應(yīng)中失去2個(gè)電子，則理論消耗Zn的質(zhì)量是。

（3）廢電池糊狀填充物加水處理后，過(guò)濾，濾液中主要有氯化鋅和氯化銨。根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知氯化鋅的溶解度受溫度影響較大，因此兩者可以通過(guò)結(jié)晶分離回收，即通過(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶實(shí)現(xiàn)分離。二氧化錳、鐵粉、MnOOH均難溶于水，因此濾渣的主要成分是二氧化錳、碳粉、MnOOH。由于碳燃燒生成CO2，MnOOH能被氧化轉(zhuǎn)化為二氧化錳，所以欲從中得到較純的二氧化錳，最簡(jiǎn)便的方法是在空氣中灼燒。