Question

【题目】废旧电池的危害上要集中在其中所含的少量重金属上。将废旧锌锰电池回收处理，既能减少它对环境的污染，又能实现废电池的资源化利用。

I．若碱性锌锰干电池的总反应为：2MnO2+Zn+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2 ，则该电池的正极反应式为：_________________________________

II．回收填料中的二氧化锰和氯化铵。已知：废旧干电池填料的主要成分为二氧化锰、炭粉、氯化铵和氯化锌等，其中氯化铵、氯化锌可溶于水。回收物质的流程如图所示。

(1)① 操作中先将电池填料研碎的目的是：________________。操作l和操作2的名称都是___________，② 灼烧滤渣l的目的是______________________。

(2)回收二氯化锰：将废旧锌锰电池处理，得到含锰混合物，向该混合物加入浓盐酸并加热。①写出MnOOH与浓盐酸反应的化学方程式：________________。

② 锰回收新方法：向废旧锌锰电池内的混合物[主要成分MnOOH、Zn(OH)2]中加入一定量的稀硫酸和稀草酸（H2C2O4），并不断搅拌至无CO2产生为止，与使用浓盐酸回收锰相比，新方法的优点是___________（答l点即可）。

(3)部分难溶的电解质溶度积常数（Ksp）如下表：

用废电池的锌皮可用于回收制作ZnSO4·7H2O。过程中，需除去锌皮中的少量杂质铁，其方法是：常温下，加入稀H2SO4和H2O2，铁溶解变为Fe3+，加碱调节pH为4，使溶液中的Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀，此时溶液中c(Fe3+)=_________。继续加碱调节pH为____时，锌开始沉淀（假定Zn2+浓度为0.1mol/L）。

Answer 1

【答案】2MnO2+2H2O+2e-=2MnO(OH)+2OH- 增大接触面积，加快反应速率 过滤 除去二氧化锰中混有的碳粉 2MnOOH+6HCl(浓)= 2MnCl2+ Cl2↑+4 H2O 工艺流程简单；反应过程无有毒有害物质生成，不会造成二次污染；废物资源化；生成的产物CO2和H2O不会影响MnSO4的纯度 2.6×10-9 mol·L-1 6

【解析】

I．该原电池中正极上二氧化锰得电子发生还原反应；

II．废旧干电池填料的主要成分为二氧化锰、炭粉、氯化铵和氯化锌等，其中氯化铵、氯化锌可溶于水，溶解过滤后得到滤渣1为二氧化锰、碳粉，滤液为氯化铵和氯化锌，滤渣1洗涤烘干、灼烧除去碳得到二氧化锰，滤液1蒸发结晶过滤得到氯化铵晶体和滤液2；

（1）从化学反应速率的因素分析；过滤可以除去不溶于水的物质；玻璃棒的用途有搅拌、引流、转移物质等；加热条件下，炭粉能和空气中的氧气反应生成二氧化碳；

（2）①MnO(OH)与浓盐酸反应，+3价的锰能把浓盐酸氧化为氯气；

②分析回收工艺的优点从可操作性、产品的纯度、对环境的影响等方面分析；

（3）根据Ksp计算公式进行求解；

I．锌锰碱性电池的总反应式为：Zn+2MnO2+2H2O═2MnO(OH)+Zn(OH)2，该原电池中正极上二氧化锰得电子发生还原反应，故答案为：2MnO2+2H2O+2e-═2MnO(OH)+2OH-；

II．（1）①将电池填料研碎的目的是增大接触面积，加快反应速率，操作1和操作2的名称都是过滤。故答案为：增大接触面积，加快反应速率；过滤；

②灼烧滤渣l的目的是使炭粉和氧气反应转化成二氧化碳，从而和二氧化锰分离。故答案为：除去二氧化锰中混有的碳粉；

（2）①+3价的锰能把浓盐酸氧化为氯气，即MnO(OH)与浓盐酸反应生成氯气和氯化锰、水， 故答案为：；

②从可操作性、产品的纯度、对环境的影响等方面分析回收工艺的优点可知答案为：工艺流程简单；生成CO2和H2O不影响MnSO4纯度；反应过程无有毒有害物质生成，不造成二次污染；废物资源化等；

（3）加碱调节pH为4，溶液中c（OH-）=10-10mol/L，使溶液中的Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀，此时溶液中c（Fe3+）= =2.6×10-9mol/L，如锌开始沉淀，则c（OH-）= =10-8mol/L，此时pH=6，故答案为：2.6×10-9mol/L；6．