题目内容
【题目】碱性锌锰电池是日常生活中消耗量最大的电池,其构造如图1所示。放电时总反应为Zn+2H2O+2MnO2
Zn(OH)2+2MnOOH,从废旧碱性锌锰电池中回收Zn和MnO2的工艺如下图2所示：
回答下列问题:
（1）碱性锌锰电池中，锌粉、MnO2、KOH的作用分别是（每空只选1个）_______、_______ 、______。
a．正极反应物b． 正极材料 c．负极反应物
d． 负极材料 e． 电子导体 f． 离子导体
（2）“还原焙烧”过程中，无需外加还原剂即可在焙烧过程中将MnOOH、MnO2还原为MnO，起还原作用的物质是___________。
（3）“净化”是在浸出液中先加入H2O2，再加入碱调节溶液pH到4.5左右，再过滤出沉淀。请完整说明这样操作的目的是______________。
Zn(OH)2 | Fe(OH)3 | Mn(OH)2 | |
开始沉淀的pH | 5.5 | 1.9 | 8.0 |
沉淀完全的pH | 8.0 | 3.2 | 10.0 |
（4） “电解”时，阳极的电极反应式为___。本工艺中应循环利用的物质是____(填化学式)。
（5）若将“粉料”直接与盐酸共热反应后过滤，滤液的主要成分是ZnCl2和MnCl2。“粉料”中的MnOOH与盐酸反应的化学方程式为_____。
（6）某碱性锌锰电池维持电流0.5 A(相当于每秒通过5×10-6 mol电子)，连续工作80分钟即接近失效。如果制造一节电池所需的锌粉为6 g，则电池失效时仍有____%的金属锌未参加反应。
【答案】 c a f C /Zn 加入H2O2目的是将Fe2+氧化为Fe3+ 调节pH=4.5是使Fe3+完全沉淀而Mn2+、Zn2+ 仍以离子形式存在于溶液中 Mn2+-2e-+2H2O
MnO2+4H+ H2SO4 2MnOOH+6HCl
Cl2↑+2MnCl2+4H2O 87
【解析】（1）碱性锌锰干电池中，单质锌为负极反应物，负极材料为铁皮外壳，，石墨棒为正极材料，正极反应为二氧化锰，氢氧化钾相当于电解质溶液，所以答案依次为：c、a、f。
（2）电池中的碳粉和锌粉都是“还原焙烧”过程中的还原剂。
（3）加入过氧化氢的目的是将亚铁离子氧化为铁离子，再加入碱调节溶液的pH至4.5，将铁离子转化为氢氧化铁沉淀除去，这样避免沉淀溶液的锌离子。
（4）电解的溶液为硫酸锰和硫酸锌的混合溶液，因为电解要得到单质锌和二氧化锰，所以电解的阳极反应为Mn2+-2e-+2H2OMnO2+4H+。根据阳极反应，得到溶液中会生成氢离子，因为Mn2+都转化为二氧化锰，锌离子都转化为单质，所以电解至最后应该得到硫酸，硫酸可以循环使用。
（5）因为“粉料”中的MnOOH与盐酸反应也是得到MnCl2的，所以Mn的化合价降低，只能是Cl化合价升高，因此生成物为氯气，根据化合价升降相等和原子个数守恒得到：2MnOOH+6HClCl2↑+2MnCl2+4H2O。
（6）每秒通过5×10-6 mol电子，连续工作80分钟，则通过电子为5×10-6 ×80×60=0.024mol。所以参加反应的单质锌为0.012mol，质量为0.78g，所以剩余的锌为6－0.78=5.22g，所以剩余锌为5.22/6=87%。
