Question

2．常见锌锰干电池因含有汞、酸或碱等，废弃后进入环境将造成严重危害．某化学兴趣小组拟采用如下处理方法回收废电池中的各种资源．

（1）填充物用60℃温水溶解，目的是加快溶解速率．
（2）铜帽溶解时加入H₂O₂的目的是Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O（用化学方程式表示）．铜帽溶解完全后，可采用加热方法除去溶液中过量的H₂O₂．
（3）滤渣的主要成分为含锰混合物，向含锰混合物中加入一定量的稀硫酸、稀草酸，并不断搅拌至无气泡为止．主要反应为：2MnO（OH）+MnO₂+2H₂C₂O₄+3H₂SO₄═3MnSO₄+4CO₂↑+6H₂O．
①当1mol MnO₂参加反应时，共有4mol电子发生转移．
②MnO（OH）与浓盐酸在加热条件下也可发生反应，试写出该反应的化学方程式：2MnO（OH）+6HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MnCl₂+Cl₂↑+4H₂O．
（4）碱性锌锰干电池的电解质为KOH，总反应为Zn+2MnO₂+2H₂O═3MnOOH+Zn（OH）₂，其负极的电极反应式为Zn+2OH^--2e^-=Zn（OH）₂．
（5）ZnO和Al₂O₃的化学性质相似，写出ZnO和NaOH溶液反应的离子方程式：ZnO+2OH^-=ZnO₂^2-+H₂O．

Answer 1

分析 废旧干电池含有铜、石墨、二氧化锰以及填充物等，填充物用60℃充分溶解，过滤，滤液中含有氯化铵，蒸发、浓缩、结晶可得到氯化铵晶体；铜与稀硫酸在过氧化氢作用发生氧化还原反应生成硫酸铜，加入锌可置换出铜，过滤分离，硫酸锌溶液最终可生成氢氧化锌、氧化锌，冶炼可得到锌，
（1）加热适当温度，可促进溶解，注意温度不能过高；
（2）酸性条件下，双氧水能将铜氧化生成铜离子；加热条件下，双氧水易分解；
（3）滤渣的主要成分为含锰混合物，向含锰混合物中加入一定量的稀硫酸、稀草酸，并不断搅拌至无气泡为止．其主要反应为2MnO（OH）+MnO₂+2H₂C₂O₄+3H₂SO₄═3MnSO₄+4CO₂↑+6H₂O．
①根据二氧化锰和转移电子之间的关系式计算；
②MnO（OH）与浓盐酸在加热条件下也可发生反应生成氯化锰、氯气和水；
（4）碱性锌锰干电池的电解质为KOH，总反应为Zn+2MnO₂+2H₂O═2MnOOH+Zn（OH）₂，其负极上锌失电子发生氧化反应；
（5）ZnO和Al₂O₃的化学性质相似，氧化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，据此模仿写出氧化锌与氢氧化钠的反应；

解答 解：废旧干电池含有铜、石墨、二氧化锰以及填充物等，填充物用60℃充分溶解，过滤，滤液中含有氯化铵，蒸发、浓缩、结晶可得到氯化铵晶体；铜与稀硫酸在过氧化氢作用发生氧化还原反应生成硫酸铜，加入锌可置换出铜，过滤分离，硫酸锌溶液最终可生成氢氧化锌、氧化锌，冶炼可得到锌，
（1）加热适当温度，可促进溶解，
故答案为：加快溶解速率；
（2）酸性条件下，双氧水能将铜氧化生成铜离子反应的化学方程式为：Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O；加热条件下，双氧水易分解生成水和氧气，所以除去双氧水的方法是加热，
故答案为：Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O； 加热；
（3）滤渣的主要成分为含锰混合物，向含锰混合物中加入一定量的稀硫酸、稀草酸，并不断搅拌至无气泡为止．其主要反应为2 MnO（OH）+MnO₂+2H₂C₂O₄+3H₂SO₄═3MnSO₄+4CO₂↑+6H₂O．
①该反应中，氧化剂是MnO（OH）、MnO₂，还原剂是草酸，当1mol MnO₂参加反应时，转移电子的物质的量=$\frac{1mol}{1}$×2×2×（4-3）=4mol，
故答案为：4；
②MnO（OH）与浓盐酸在加热条件下也可发生反应生成氯化锰、氯气和水，反应方程式为：2MnO（OH）+6HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MnCl₂+Cl₂↑+4H₂O，
故答案为：2MnO（OH）+6HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MnCl₂+Cl₂↑+4H₂O；
（4）负极发生氧化反应，由方程式可知Zn被氧化生成Zn（OH）₂，则电极方程式为Zn+2OH^--2e^-=Zn（OH）₂，
故答案为：Zn+2OH^--2e^-=Zn（OH）₂；
（5）ZnO和Al₂O₃的化学性质相似，氧化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，所以氧化锌与氢氧化钠的反应的方程式为ZnO+2OH^-=ZnO₂^2-+H₂O，
故答案为：ZnO+2OH^-=ZnO₂^2-+H₂O．

点评 本题考查了物质的分离和提纯、原电池原理，根据原电池正负极上发生的反应、物质的性质及其分离方法来分析解答，能从整体上把握物质分离过程，熟练掌握基础知识，灵活运用知识解答，题目难度中等．