Question

13．常見鋅錳干電池因含有汞、酸或堿等，廢棄后進入環境將造成嚴重危害，某化學興趣小組擬采用如下處理方法回收廢電池中的各種資源

（1）填充物用60℃溫水溶解，目的是加快溶解速率．
（2）操作A的名稱為過濾．
（3）銅帽溶解時加入H₂O₂的目的是Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O（用化學方程式表示）．銅帽溶解完全后，可采用加熱方法除去溶液中過量的H₂O₂．
（4）堿性鋅錳干電池的電解質為KOH，總反應為Zn+2MnO₂+2H₂O═2MnOOH+Zn（OH）₂，其負極的電極反應式為Zn+2OH^--2e^-=Zn（OH）₂．
（5）濾渣的主要成分為含錳混合物，向含錳混合物中加入一定量的稀硫酸、稀草酸，并不斷攪拌至無氣泡為止．主要反應為2MnO（OH）+MnO₂+2H₂C₂O₄+3H₂SO₄═3MnSO₄+4CO₂↑+6H₂O．
①當1mol　MnO₂參加反應時，整個反應共有4mol電子發生轉移．
②MnO（OH）與濃鹽酸在加熱條件下也可發生反應，試寫出該反應的化學方程式：2MnO（OH）+6HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MnCl₂+Cl₂↑+4H₂O．

Answer 1

分析 廢舊干電池含有銅、石墨、二氧化錳以及填充物等，填充物用60℃充分溶解，過濾，濾液中含有氯化銨，蒸發、濃縮、結晶可得到氯化銨晶體；銅與稀硫酸在過氧化氫作用發生氧化還原反應生成硫酸銅，加入鋅可置換出銅，過濾分離，硫酸鋅溶液最終可生成氫氧化鋅、氧化鋅，冶煉可得到鋅，
（1）加熱適當溫度，可促進溶解，注意溫度不能過高；
（2）操作A用于分離固體和液體；
（3）酸性條件下，雙氧水能將銅氧化生成銅離子；加熱條件下，雙氧水易分解；
（4）堿性鋅錳干電池的電解質為KOH，總反應為Zn+2MnO₂+2H₂O═2MnOOH+Zn（OH）₂，其負極上鋅失電子發生氧化反應；
（5）濾渣的主要成分為含錳混合物，向含錳混合物中加入一定量的稀硫酸、稀草酸，并不斷攪拌至無氣泡為止．其主要反應為2MnO（OH）+MnO₂+2H₂C₂O₄+3H₂SO₄═3MnSO₄+4CO₂↑+6H₂O．
①根據二氧化錳和轉移電子之間的關系式計算；
②MnO（OH）與濃鹽酸在加熱條件下也可發生反應生成氯化錳、氯氣和水．

解答 解：廢舊干電池含有銅、石墨、二氧化錳以及填充物等，填充物用60℃充分溶解，過濾，濾液中含有氯化銨，蒸發、濃縮、結晶可得到氯化銨晶體；銅與稀硫酸在過氧化氫作用發生氧化還原反應生成硫酸銅，加入鋅可置換出銅，過濾分離，硫酸鋅溶液最終可生成氫氧化鋅、氧化鋅，冶煉可得到鋅，
（1）加熱適當溫度，可促進溶解，故答案為：加快溶解速率；
（2）分離不溶性固體和溶液采用過濾的方法，所以該操作名稱是過濾，故答案為：過濾；
（3）酸性條件下，雙氧水能將銅氧化生成銅離子反應的化學方程式為：Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O；加熱條件下，雙氧水易分解生成水和氧氣，所以除去雙氧水的方法是加熱，故答案為：Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O； 加熱；
（4）負極發生氧化反應，由方程式可知Zn被氧化生成Zn（OH）₂，則電極方程式為Zn+2OH^--2e^-=Zn（OH）₂，故答案為：Zn+2OH^--2e^-=Zn（OH）₂；
（5）濾渣的主要成分為含錳混合物，向含錳混合物中加入一定量的稀硫酸、稀草酸，并不斷攪拌至無氣泡為止．其主要反應為2 MnO（OH）+MnO₂+2H₂C₂O₄+3H₂SO₄═3MnSO₄+4CO₂↑+6H₂O．
①該反應中，氧化劑是MnO（OH）、MnO₂，還原劑是草酸，當1mol MnO₂參加反應時，轉移電子的物質的量=$\frac{1mol}{1}$×2×2×（4-3）=4mol，故答案為：4；
②MnO（OH）與濃鹽酸在加熱條件下也可發生反應生成氯化錳、氯氣和水，反應方程式為：2MnO（OH）+6HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MnCl₂+Cl₂↑+4H₂O，
故答案為：2MnO（OH）+6HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MnCl₂+Cl₂↑+4H₂O．

點評 本題考查了物質的分離和提純、原電池原理，根據原電池正負極上發生的反應、物質的性質及其分離方法來分析解答，能從整體上把握物質分離過程，熟練掌握基礎知識，靈活運用知識解答，題目難度中等．