Question

【题目】“垃圾是放错了位置的资源”，应该分类回收。某化学兴趣小组拟采用如下处理方法回收废电池中的资源。

(1)碱性锌锰干电池的电解质为KOH，总反应为Zn+2MnO2+2H2O═2MnOOH+ Zn(OH)2，其正极的电极反应式为_________。

(2)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，可采用________ 方法除去溶液中过量的H2O2。

(3)填充物中可以回收得到氯化铵，写出氯化铵溶液中各离子浓度的大小顺序______。

(4)铜器在潮湿环境中发生的电化学腐蚀如图所示：

环境中的Cl﹣扩散到孔口，并与正极反应产物和负极产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl，其若生成4.29g Cu2(OH)3Cl，则理论上消耗氧气体积为______L（标准状况）。

Answer 1

【答案】MnO2+e-+H2O=MnOOH+OH- Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O 加热 c(Cl-)>c(NH)>c(H＋)>c(OH－) 0.448

【解析】

在碱性锌锰干电池中，电极为锌和碳棒，电解质为KOH，在负极：Zn-2e- +2OH- =Zn(OH)2，在正极：2MnO2+2e-+2H2O=2MnOOH+2OH-，所以废电池中，电池周围被锌筒包围，中间有碳棒，碳棒上有铜帽，填充物为MnO2、NH4Cl、MnOOH、 Zn(OH)2等。将它们分离后，铜帽加入足量稀硫酸和30%H2O2，发生反应Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O，溶解后加入锌筒，发生反应Zn+Cu2+=Zn2++Cu，然后过滤，得到海绵铜和含有Zn2+的滤液。

(1)碱性锌锰干电池的电解质为KOH，总反应为Zn+2MnO2+2H2O═2MnOOH+ Zn(OH)2，其正极的电极反应式为MnO2+e-+H2O=MnOOH+OH-。答案为：MnO2+e-+H2O=MnOOH+OH-；

(2)铜帽溶解时加入H2O2的目的，是将Cu氧化并最终转化为CuSO4，发生反应的化学方程式为Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O。因为H2O2受热后易分解生成氧气和水，所以铜帽溶解完全后，可采用加热方法除去溶液中过量的H2O2。答案为：Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O；加热；

(3)填充物中可以回收得到氯化铵，在氯化铵溶液中发生如下电离与水解：NH4Cl=NH4++Cl-，NH+H2ONH3·H2O + H+，H2OH++OH-，所以各离子浓度的大小顺序c(Cl-)>c(NH)>c(H＋)>c(OH－)。答案为：c(Cl-)>c(NH)>c(H＋)>c(OH－)；

(4)铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀，负极2Cu-4e-=2Cu2+，正极O2+4e-+2H2O=4OH-，环境中的Cl﹣扩散到孔口，并与正极反应产物和负极产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl，发生反应的离子方程式为2Cu2++3OH-+Cl-= Cu2(OH)3Cl↓，由此可得出关系式：2Cu——O2——Cu2(OH)3Cl，若生成4.29g Cu2(OH)3Cl，则理论上消耗氧气体积为=0.448L。答案为：0.448。