摘要:化学电源可分为一次电池.二次电池和燃料电池三种.顾名思义.一次电池就是使用一次后就被废弃的电池.例如锌锰干电池.锌银钮扣式电池.锂电池等.二次电池又称蓄电池.它是在充电后又能反复使用的电池.使用周期较长.故又称之为可充式电池.如铅酸蓄电池.镍?镉电池.金属氢化物镍电池.锂离子电池等.严格来讲.燃料电池也属于一次电池.但一般的一次电池的正.负极活性物质是固体并放在电池内.用完后不能补充.因而容量较小.而燃料电池的活性物质是放在电池外储罐中的气体或液体.只要气体或液体的活性物质源源不断地输入燃料电池中.电池就连续发电.如碱性燃料电池(AFC).熔融碳酸盐电池.固体氧化物电池.固体聚合物电池等.锌锰干电池根据电解质酸碱性质可分为以下两类:1.酸性锌锰干电池 酸性锌锰干电池是以锌筒作为负极.并经汞齐化处理.使表面性质更为均匀.以减少锌的腐蚀.提高电池的储藏性能.正极材料是由二氧化锰粉.氯化铵及碳黑组成的一个混合糊状物.正极材料中间插入一根碳棒.作为引出电流的导体.在正极和负极之间有一层增强的隔离纸.该纸浸透了含有氯化铵和氯化锌的电解质溶液.金属锌的上部被密封.这种电池是19世纪60年代法国的勒克兰谢发明的.故又称为勒克兰谢电池或炭锌干电池.可表示为:(-)Zn|NH4Cl(20%)ZnCl2|MnO2.C(+) 尽管这种电池的历史悠久.但对它的电化学过程尚未完全了解.通常认为放电时.电池中的反应如下:正极为阴极.锰由四价还原为三价 2MnO2+2H2O+2e→2MnO(OH)+2OH- 负极为阳极.锌氧化为二价锌离子: Zn+2NH4Cl→Zn(NH3)2Cl2+2H++2e 总的电池反应为: 2MnO2+Zn+2NH4Cl→2MnO(OH)+Zn(NH3)2Cl2 实践经验表明.该电池的电流-电压特性和二氧化锰的来源有关.也直接地依赖于锰的氧化价态.晶粒的大小及水化程度等.目前已全部以ZnCl2电解液代替NH4Cl.充分说明Zn2+与Cl-配合[ZnCl4]2-.而不必有NH4+存在.放电前pH=5.放电后pH上升到pH=7为中性. 该电池的特点:(1)开路电压为1.55V-1.70V,(2)原材料丰富.价格低廉,携带方便.适用于间歇式放电场合.缺点是:在使用过程中电压不断下降.不能提供稳定电压.且放电功率低.比能量小.低温性能差.在-20℃即不能工作.在高寒地区只可使用碱性锌锰干电池.

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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,试写出MnO(OH)与浓盐酸反应的化学方程式:
2MnO(OH)+6HCl
  △  
.
 
2MnCl2+Cl2↑+4H2O
2MnO(OH)+6HCl
  △  
.
 
2MnCl2+Cl2↑+4H2O

(2)萃取法回收锰离子.实验室萃取操作中使用的玻璃仪器是
分液漏斗
分液漏斗

(3)制备锰锌铁氧体.锰锌铁氧体可用作隐形飞机吸收雷达波的涂料.一种以锌锰废电池为原料制备锰锌铁氧体的主要流程如图1:

①除汞时,铁粉的作用是
还原剂
还原剂
(填“氧化剂”或“还原剂”或“吸附剂”).在不同pH下,KMnO4溶液对Hg的吸收率的影响及主要产物如图2.
②据图说明pH对Hg吸收率的影响规律
随pH的升高汞的吸收率先降低后增加
随pH的升高汞的吸收率先降低后增加

③在强酸性环境下Hg的吸收率高的原因可能是
KMnO4在酸性条件下氧化性强
KMnO4在酸性条件下氧化性强

(4)锰回收新方法.向含锰混合物加入一定量的稀硫酸、稀草酸,并不断搅拌至无气泡为止.其主要反应为:
2MnO(OH)+MnO2+2H 2C2O4+3H2SO4=3MnSO4+4CO2↑+6H2O,
①每1molMnO2参加反应时,共有
4
4
mol电子发生转移.
②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
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1点即可).
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二甲醚(CH3OCH3)是无色气体,可作为一种新型能源,由合成气(组成为H2、CO、和少量CO2)直接制备二甲醚,其中主要过程包括以下四个反应(均为可逆反应):
①CO(g)+ 2H2(g) = CH3OH(g)                                 △H1=—90.1 kJ·mol-1
②CO2(g)+ 3H2(g) = CH3OH(g)+H2O(g)                     △H2=—49.0 kJ·mol-1
水煤气变换反应③CO(g) + H2O (g)=CO2(g)+H2(g)            △H3=—41.1 kJ·mol-1
二甲醚合成反应④2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)         △H4=—24.5 kJ·mol-1
(1)由H2和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为                            
(2)一定温度下,在恒容密闭容器中进行反应①,下列描述能说明反应到达平衡状态的是             
a.容器中气体平均相对分子质量保持不变
b.容器中气体密度保持不变 
c.CH3OH(g)浓度保持不变
d.CH3OH(g)的消耗速率等于H2 (g)的消耗速率
(3)一定温度下,将8mol CH3OH(g)充入5L密闭容器中进行反应④,一段时间后到达平衡状态,反应过程中共放出49kJ热量,则CH3OH(g)的平衡转化率为       ,该温度下,平衡常数K=             ;该温度下,向容器中再充入2mol CH3OH(g),对再次达到的平衡状态的判断正确的是             
a.CH3OH(g)的平衡转化率减小
b.CH3OCH3 (g)的体积分数增大
c.H2O(g)浓度为0.5mol·L-1
d.容器中的压强变为原来的1.25倍
(4)二甲醚—氧气燃料电池具有启动快,效率高等优点,其能量密度高于甲醇燃料电池,若电解质为酸性,二甲醚—氧气燃料电池的负极反应为                             ;消耗2.8L(标准状况)氧气时,理论上流经外电路的电子       mol

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二甲醚(CH3OCH3)是无色气体,可作为一种新型能源,由合成气(组成为H2、CO、和少量CO2)直接制备二甲醚,其中主要过程包括以下四个反应(均为可逆反应):
①CO(g)+ 2H2(g) = CH3OH(g)                                 △H1=—90.1 kJ·mol-1
②CO2(g)+ 3H2(g) = CH3OH(g)+H2O(g)                     △H2=—49.0 kJ·mol-1
水煤气变换反应③CO(g) + H2O (g)=CO2(g)+H2(g)            △H3=—41.1 kJ·mol-1
二甲醚合成反应④2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)         △H4=—24.5 kJ·mol-1
(1)由H2和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为                            
(2)一定温度下,在恒容密闭容器中进行反应①,下列描述能说明反应到达平衡状态的是             
a.容器中气体平均相对分子质量保持不变
b.容器中气体密度保持不变 
c.CH3OH(g)浓度保持不变
d.CH3OH(g)的消耗速率等于H2 (g)的消耗速率
(3)一定温度下,将8mol CH3OH(g)充入5L密闭容器中进行反应④,一段时间后到达平衡状态,反应过程中共放出49kJ热量,则CH3OH(g)的平衡转化率为       ,该温度下,平衡常数K=             ;该温度下,向容器中再充入2mol CH3OH(g),对再次达到的平衡状态的判断正确的是             
a.CH3OH(g)的平衡转化率减小
b.CH3OCH3 (g)的体积分数增大
c.H2O(g)浓度为0.5mol·L-1
d.容器中的压强变为原来的1.25倍
(4)二甲醚—氧气燃料电池具有启动快,效率高等优点,其能量密度高于甲醇燃料电池,若电解质为酸性,二甲醚—氧气燃料电池的负极反应为                             ;消耗2.8L(标准状况)氧气时,理论上流经外电路的电子       mol

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DME(二甲醚、CH3OCH3)是一种重要的清洁能源,可作为柴油的理想替代燃料和民用燃料,被誉为“二十一世纪的新能源”。另外,二甲醚还被广泛用作致冷剂、气雾剂以及有机化工中间体。

(1)工业上一步法制二甲醚的生产流程如下:

工业制备二甲醚(CH3OCH3)在催化反应室中(压强2.0-10.0Mpa,温度230-2800C)进行下列反应:

  Ⅰ.CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)  △H =—90.7kJ·mol—1

  Ⅱ.2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) △H =—23.5kJ·mol—1

Ⅲ.CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) △= —41.2kJ·mol—1

①反应器中总反应式可表示为:3CO(g)+3H2(g) CH3OCH3(g)+CO2(g),则该反应的△H=                  

②下列有关反应Ⅲ的说法正确的是          

A.在体积可变的密闭容器中,在反应Ⅲ达到平衡后,若加压,则平衡不移动、混合气体平均相对分子质量不变、混合气体密度不变。

B.某温度下,若向已达到平衡的的反应Ⅲ中加入等物质的量的CO和H2O,则平衡右移、平衡常数变大

C. 若830℃时反应③的K=1,则在催化反应室中反应Ⅲ的K>1.0

 (2)CO2是大气中含量最高的一种温室气体,控制和治理CO2是解决温室效应的有效途径。目前,由CO2来合成二甲醚已取得了较大的进展,其化学反应是:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H>0。判断该反应在一定条件下,体积恒定的密闭容器中是否达到化学平衡状态的依据是      。A.容器中密度不变         B.单位时间内消耗2molCO2,同时消耗1mol二甲醚

C.v(CO2)︰v(H2)=1︰3     D.容器内压强保持不变

(3)  二甲醚也可以通过CH3OH分子间脱水制得

,恒容密闭容器中建立上述平衡,体系中各组分浓度随时间变化如图所示。

①该条件下反应平衡常数表达式K=______根据图中数据计算时该反应的平衡常数为               

②相同条件下,若改变起始浓度,某时刻各组分浓度依次为:

此时正、逆反应速率的大小:_______(填“>”、“<”、或“=”)。

(4)下图为二甲醚燃料电池的工作原理示意图。

请回答下列问题:

①A电极是     极。

②B电极上发生的电极反应式是               

 

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