题目内容
【题目】酸性锌锰干电池是一种一次性电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物。该电池放电过程产生MnOOH。回收处理该废电池可得到多种化工原料。有关数据如下表所示：
溶解度/(g/100 g水)
温度/℃ 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 |
回答下列问题：
（1）该电池的正极反应式为________________________________________，
电池反应的离子方式为________________________________________。
（2）维持电流强度为0.5 A，电池工作5分钟，理论上消耗锌________g。(已知F＝96 500 C·mol－1)
（3）废电池糊状填充物加水处理后，过滤，滤液中主要有ZnCl2和NH4Cl，二者可通过________分离回收；滤渣的主要成分是MnO2、________和________，欲从中得到较纯的MnO2，最简便的方法为________，其原理是_______________________________________________________。
【答案】（1）MnO2＋H＋＋e－===MnOOH 2MnO2＋Zn＋2H＋===2MnOOH＋Zn2＋
[注：式中Zn2＋可写为Zn(NH3)42+，Zn(NH3)2Cl2等，H＋可写为
]
（2）0.05
（3）加热浓缩、冷却结晶 碳粉 MnOOH 在空气中加热 碳粉转变为CO2，MnOOH氧化为MnO2
【解析】（1）酸性锌锰干电池中正极上发生还原反应，该电池放电过程中产生MnOOH，则正极反应式为MnO2＋H＋＋e－===MnOOH。金属锌做负极，发生氧化反应生成Zn2＋，则负极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，结合得失电子守恒可得电池反应式为2MnO2＋2H＋＋Zn===2MnOOH＋Zn2＋。
（2）电流强度为I＝0.5 A，时间为t＝5 min＝300 s，则通过电极的电量为Q＝It＝0.5 A×300 s＝150 C，又知F＝96 500 C·mol－1，故通过电子的物质的量为
≈0.001 6 mol，则理论上消耗Zn的质量为 65 g·mol－1×0.001 6 mol×1/2≈0.05 g。
（3）由NH4Cl、ZnCl2的溶解度与温度的关系可知，相同温度下，ZnCl2的溶解度远远大于NH4Cl，因此从滤液中分离NH4Cl和ZnCl2，可采用加热浓缩、冷却结晶的方法。废电池的糊状填充物由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成，加水处理后，过滤，滤渣中含有碳粉、MnO2及MnOOH等，欲从中得到较纯的MnO2，可采用在空气中加强热的方法，碳粉与O2反应生成CO2，MnOOH氧化为MnO2。
