Question

废旧电池进入环境后，对人体带来一系列的致畸、致癌、致变等危害。废电池中主要有铜帽（含Cu、Zn）、锌壳、铁片、石墨、填充物（MnO₂、NH₄Cl），对废旧电池进行资源化处理的工艺流程如下：

（1）操作A的名称为                 ，滤渣的成分为                。
（2）填充物用60℃温水溶解，目的是为了加快溶解速率，但必须控制温度不能太高，其原因是                                                                。
（3）铜帽溶解时加入H₂O₂的目的是（用化学方程式表示）                  。铜帽溶解完全后，需将溶液中过量的H₂O₂除去，除去H₂O₂的简便方法是             。
（4）碱性锌锰电池的电解质为KOH，总反应为：Zn+2MnO₂+2H₂O===2MnOOH+Zn(OH)₂，其负极的电极反应式为                    。

Answer 1

（14分）（1）过滤（2分）    MnO₂（2分）
（2）防止高温下NH₄Cl分解（2分，其它合理解释也给分）
（3）①Cu+H₂O₂+H₂SO₄==CuSO₄+2H₂O（3分，不配平扣1分，化学式错不给分）
②加热（2分）
（4）Zn－2eˉ+2OHˉ==Zn(OH)₂（3分）

试题分析：（1）根据混合物分离提纯的方法可知，得到滤渣和滤液的方法是过滤，则操作A的名称为过滤或趁热过滤，用60℃温水溶解MnO₂、NH₄Cl的混合物，得到的滤渣是MnO₂，为了防止冷却时结晶析出NH₄Cl，加入的蒸馏水需过量，且最好趁热过滤；（2）首先，NH₄Cl是强酸弱碱盐，温度太高促进其彻底水解，变为受热易分解的NH₃?H₂O和易挥发的HCl，降低NH₄Cl的产率；其次，温度太高，NH₄Cl受热易分解为NH₃和HCl气体；（3）Cu是氢后金属，不能直接溶于稀硫酸，过氧化氢是常见的氧化剂，在酸性条件下能溶解铜单质，根据化合价升降总数相等、铜硫氢等原子守恒可得：Cu+H₂O₂+H₂SO₄==CuSO₄+2H₂O；除杂试剂需过量，过量试剂需除去，双氧水受热依分解，硫酸铜可以催化其分解，因此加热是除去过氧化氢的简便方法；而加入过量的锌灰（Zn）可以除去Cu²⁺、过量的稀硫酸，过滤得到的滤渣为海绵铜（Cu），滤液为硫酸锌溶液，以滤液为原料可以制备ZnO；（4）根据总反应式中化合价升高的元素可知，负极的主要反应物→产物为：Zn→Zn(OH)₂；由化合价升高总数等于失去电子数可得：Zn－2eˉ→Zn(OH)₂；根据电荷守恒和原子守恒可知，负极反应式为Zn－2eˉ+2OHˉ==Zn(OH)₂。