题目内容

5.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的工艺如图2:

回答下列问题:
(1)MnOOH中,Mn元素的化合价为+3.
(2)“还原焙烧”过程中,高价金属化合物被还原为低价氧化物或金属单质(其中MnOOH、MnO2被还原成MnO),主要原因是“粉料”中含有C.
(3)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2MnOOH+6HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MnCl2+4H2O+Cl2↑.

分析 废旧碱性锌锰电池破碎得当纸、塑料,粉料和铁皮、铜钉,粉料中碳具有还原性,还原焙烧过程中,碳将高价金属化合物被还原为低价氧化物或金属单质(其中MnOOH、MnO2被还原成MnO),后用硫酸溶解铁、锌和MnO得到MnSO4溶液和少量Fe2+、Zn2+,净化过程中加入H2O2溶液将少量Fe2+氧化为Fe3+,再调节pH使Fe3+完全沉淀,最终得到MnSO4溶液和Zn2+,电解阳极Mn2+失电子发生氧化反应生成MnO2,阴极Zn2+得电子发生还原反应生成Zn,废电解液为硫酸,
(1)根据化合价代数和为0计算;
(2)废旧碱性锌锰电池粉料中含有碳具有还原性,“还原焙烧”过程中,碳将高价金属化合物被还原为低价氧化物或金属单质(其中MnOOH、MnO2被还原成MnO),后用硫酸溶解铁、锌和MnO得到MnSO4溶液和少量Fe2+、Zn2+,净化过程中加入H2O2溶液将少量Fe2+氧化为Fe3+,再调节pH使Fe3+完全沉淀,最终得到MnSO4溶液和Zn2+,电解阳极Mn2+失电子发生氧化反应生成MnO2,阴极Zn2+得电子发生还原反应生成Zn,废电解液为硫酸,据此分析解答;
(3)根据MnOOH具有氧化性,与盐酸发生氧化还原反应书写.

解答 解:(1)根据化合价代数和为0,MnOOH中,Mn元素的化合价为+3价,
故答案为:+3;
(2)废旧碱性锌锰电池粉料中含有碳具有还原性,“还原焙烧”过程中,碳将高价金属化合物被还原为低价氧化物或金属单质(其中MnOOH、MnO2被还原成MnO),故答案为:C;
(3)“粉料”中的MnOOH具有氧化性,与盐酸发生氧化还原反应,则反应的化学方程式为2MnOOH+6HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MnCl2+4H2O+Cl2↑,
故答案为:2MnOOH+6HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MnCl2+4H2O+Cl2↑;

点评 本题考查混合物的分离和提纯,侧重考查学生对知识的综合运用能力,涉及氧化还原反应,知道流程图中各个步骤发生的反应、基本操作,题目难度中等.

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