研究发现:一节电池烂在地里.能够使一平方米的土地失去利用价值．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．(1)回收填料中的二氧化锰和氯化铵．已知:废旧干电池填料的上要成分为二氧化锰.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� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

7．研究发现：一节电池烂在地里，能够使一平方米的土地失去利用价值．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．
（1）回收填料中的二氧化锰和氯化铵．已知：废旧干电池填料的上要成分为二氧化锰、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操作中先将电池填料研碎的目的是：增大接触面积，加快反应速率．
②操作l和操作2的名称都是过滤，该操作中玻璃棒的作用是引流．
③灼烧滤渣l的目的是除去炭粉，使炭粉和氧气反应转化成二氧化碳，从而和二氧化锰分离．
（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：2MnO（OH）+6HCl $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MnCl₂+Cl₂↑+4H₂O．
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，写出MnOOH参与反应的化学方程式2MnOOH+MnO₂+2H₂C₂O₄+3H₂SO₄=3MnSO₄+4CO₂↑+6H₂O．与使用浓盐酸回收锰相比，新方法的优点是工艺流程简单；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（答l点即可）．
（3）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⁺）=2.6×10^-9 mol/L．继续加碱调节pH为6时，锌开始沉淀（假定Zn²⁺浓度为0.1mol/L）．部分难溶的电解质溶度积常数（K_sp）如表：

化合物	Zn（OH）₂	Fe（OH）₂	Fe（OH）₃
K_sp近似值	10^-17	10^-17	2.6×10^-39

分析废旧干电池填料的上要成分为二氧化锰、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）①以下化学反应速率的因素分析，增大接触面积，加快反应速率；
②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；
③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，+4价的锰能把浓盐酸氧化为氯气；
②反应为2MnOOH+MnO₂+2H₂C₂O₄+3H₂SO₄=3MnSO₄+4CO₂↑+6H₂O，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Fe（OH）₃溶度积常数计算Fe³⁺离子浓度等于1×10^-5mol•L^-1时，溶液中OH^-浓度，再计算溶液的pH；同样根据根据Zn（OH）₂溶度积常数计算Zn²⁺浓度为0.1mol•L^-1时，溶液中OH^-浓度，再计算溶液的pH；如果不将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，则可结合溶度积常数判断当Zn²⁺沉淀时，Fe²⁺是否沉淀，对产物的纯度有无影响；

解答解：（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，
故答案为：增大接触面积，加快反应速率；
②操作1和操作2的名称都是过滤，该操作中玻璃棒的作用是引流．
故答案为：过滤；引流；
③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：除去炭粉，使炭粉和氧气反应转化成二氧化碳，从而和二氧化锰分离；
（2）①）+4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，其反应方程式为：2MnO（OH）+6HCl $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MnCl₂+Cl₂↑+4H₂O，
故答案为：2MnO（OH）+6HCl $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MnCl₂+Cl₂↑+4H₂O；
②向废旧锌锰电池内的混合物[主要成分MnOOH、Zn（OH）2]中加入一定量的稀硫酸和稀草酸（H₂C₂O₄），并不断搅拌至无CO₂产生为止，写出MnOOH参与反应的化学方程式为：2MnOOH+MnO₂+2H₂C₂O₄+3H₂SO₄=3MnSO₄+4CO₂↑+6H₂O，
从可操作性、产品的纯度、对环境的影响等方面分析回收工艺的优点可知，工艺流程简单；生成CO₂和H₂O不影响MnSO₄纯度；反应过程无有毒有害物质生
成，不造成二次污染；废物资源化等，
故答案为：2MnOOH+MnO₂+2H₂C₂O₄+3H₂SO₄=3MnSO₄+4CO₂↑+6H₂O；工艺流程简单；生成CO₂和H₂O不影响MnSO₄纯度；反应过程无有毒有害物质生成，不造成二次污染；废物资源化等；
（3）由表中数据可知Zn（OH）₂、Fe（OH）₂的K_sp相近，如不加H₂O₂，则Zn²⁺和Fe²⁺分离不开，加入稀H₂SO₄和H₂O₂，可被氧化生成Fe³⁺，加碱调节pH为4，溶液中c（OH^-）=10^-10mol/L，使溶液中的Fe³⁺转化为Fe（OH）₃沉淀，因K_sp=10^-39，此时溶液中c（Fe³⁺）=$\frac{Ksp}{{c}^{3}（O{H}^{-}）}$=$\frac{2.6×1{0}^{-39}}{（1{0}^{-10}）^{3}}$=2.6×10^-9mol/L，
如锌开始沉淀，则c（OH^-）=mol/L=10^-8mol/L，此时pH=6，
故答案为：2.6×10^-9mol/L；6．

点评本题考查了工业上回收金属锰的操作流程，主要是物质分离方法和物质性质的理解应用，氧化还原反应的分析判断和计算应用，题目难度中等，注意对过程的分析．

	A．	阳极的电极反应式为40H ^--4e ^-═2H₂O+O₂
	B．	阳极区c（H⁺）增大，H+由a室经阳离子交换膜进入b室
	C．	c室得到Na₂SO₃的原因是OH^-+HSO₃═H₂O+SO₃^2-
	D．	外电路每转移0.2 mol电子，有0.2 mol Na⁺从b室进入c室

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