Question

   酸性锌锰干电池是一种一次性电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是有碳粉、MnO₂、ZnCl₂和NH₄Cl等组成的糊状填充物。该电池放电过程产生MnOOH。回收处理该废电池可得到多种化工原料。有关数据如下表

                        溶解度/（g/100g水）

温度/℃ 化合物	0	20	40	60	80	100
NH4Cl	29.3	37.2	45.8	55.3	65.6	77.3
ZnCl2	343	395	452	488	541	614

化合物	Zn（OH）2	Fe（OH）2	Fe（OH）3
Ksp近似值	10-17	10-17	10-39

回答下列问题:

（1）该电池的正极反应式为________，电池反应的离子方程式为________。

（2）维持电流强度为0.5，电池工作5分钟，理论上消耗锌________。（已知）

（3）废电池糊状填充物加水处理后，过滤，滤液中主要有，二者可通过_____分离回收；滤渣的主要成分是、_______和_______，欲从中得到较纯的，最简便的方法为_________，其原理是_________。

（4）用废电池的锌皮制备的过程中，需除去锌皮中的少量杂质铁，其方法是：加稀溶解，铁变为______，加碱调节至pH为_______时，铁刚好沉淀完全（离子浓度小于时，即可认为该离子沉淀完全）；继续加碱至pH为_____时，锌开始沉淀（假定浓度为0.1mol）。若上述过程不加后果是______，原因是_______.

Answer 1

【答案：】（1）MnO₂+H⁺+e^-=MnOOH   、Zn+ 2MnO₂+2H⁺=Zn²⁺+2 MnOOH

（2）0.05g 

（3）加热浓缩、冷却结晶  ；碳粉；MnOOH；空气中加热  ；碳粉变为二氧化碳，MnOOH变为MnO₂

（4）Fe³⁺  ；2.7；6；锌离子和二价铁离子无法分离     ；它们的Ksp 相近无法分离

【解析：】此题考酸性锌锰干电池，（1）Zn做负极，Zn-2e-=Zn²⁺MnO₂做正极，溶液显酸性，由MnO₂得电子，电极反应为MnO₂+H+e-=MnOOH，两极相加总反应就是Zn+ 2MnO₂+2H+=Zn²⁺+2 MnOOH ，（2）维持电流强度为0.5，电池工作5分钟，理论上消耗锌为0.0007mol.所以质量为0.05g，（3）废电池糊状填充物加水处理后，过滤，滤液中主要有，两个溶解度一个受温度影响较大，一个较小，可用重结晶法，二者可通过加热浓缩，冷却结晶分离回收，碳粉和MnOOH都不溶，所以最后还有碳粉和MnOOH，根据碳粉和MnOOH性质，在空气中加热碳粉变为二氧化碳，MnOOH变为MnO₂（4）H2O2具有强氧化性把Fe直接变成三价铁离子，根据溶度积原理，Ksp Fe（OH）₃= Fe³⁺ ．(OH^-)³，(OH^-)³= Ksp Fe（OH）₃／Fe³⁺

(OH^-)³=10³⁴，Kw=H+ ．OH-得出H+=10^-2.7，所以PH为2.7，同理可得继续加碱至pH为6时，锌开始沉淀，若上述过程不加后果是锌离子和二价铁离子无法分离，因为它们的Ksp 相近无法分离。