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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、NH4Cl等组成的糊状填充物,其结构如下图.该电池在放电时发生的主要反应为:Zn+2NH4Cl+2MnO2=Zn(NH3)2
题目详情
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、NH4Cl等组成的糊状填充物,其结构如下图.该电池在放电时发生的主要反应为:Zn+2NH4Cl+2MnO2=Zn(NH3)2Cl2+2MnOOH
回收处理该废旧电池可以得到多种化工原料,有关数据下图所示:溶解度/(g/100g水)
某化学课外小组设计了如下废旧电池综合利用工艺(不考虑废旧电池中实际存在的少量其他金属):
回答下列问题:
(1)该酸性锌锰干电池放电时的正极反应式为___;
(2)晶体A的化学式为___;
(3)操作③的名称为___;
(4)从MnO2获得K2MnO4的反应方程式为___;
(5)用废电池的锌皮制作ZnSO4•7H2O,需去除少量杂质铁,其方法是:
①加入足量的稀H2SO4和H2O2溶解.加入H2O2反应的离子方程式是___;
②加碱调节pH为___,使铁刚好完全沉淀,过滤.向滤液中继续加碱调节pH使锌刚好完全沉淀.过滤、洗涤.
③将沉淀溶于稀H2SO4,经过___(答操作名称)、过滤、洗涤、干燥得到ZnSO4•7H2O,晶体用冷水洗涤的原因是___.
回收处理该废旧电池可以得到多种化工原料,有关数据下图所示: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)该酸性锌锰干电池放电时的正极反应式为___;
(2)晶体A的化学式为___;
(3)操作③的名称为___;
(4)从MnO2获得K2MnO4的反应方程式为___;
(5)用废电池的锌皮制作ZnSO4•7H2O,需去除少量杂质铁,其方法是:
①加入足量的稀H2SO4和H2O2溶解.加入H2O2反应的离子方程式是___;
②加碱调节pH为___,使铁刚好完全沉淀,过滤.向滤液中继续加碱调节pH使锌刚好完全沉淀.过滤、洗涤.
③将沉淀溶于稀H2SO4,经过___(答操作名称)、过滤、洗涤、干燥得到ZnSO4•7H2O,晶体用冷水洗涤的原因是___.
▼优质解答
答案和解析
(1)原电池的正极应是氧化剂发生还原反应,根据原电池的总反应Zn+2NH4Cl+2MnO2=Zn(NH3)2Cl2+2MnOOH可知正极反应式为MnO2+e-+NH4+=MnOOH+NH3,
故答案为:MnO2+e-+NH4+=MnOOH+NH3;
(2)废电池经机械分离后,糊状物主要为MnO2、MnOOH、NH4Cl、碳粉、Zn(NH3)2Cl2等.加稀盐酸溶解得到氯化铵和氯化锌溶液,过滤得残渣主要为MnO2、MnOOH、碳粉,残渣在空气中灼烧碳被氧化成二氧化碳,MnOOH被氧化成二氧化锰,二氧化锰在碱性高温的条件下被氯酸钾氧化成锰酸钾,根据氯化铵和氯化锌的溶解度可知,混合溶液经浓缩后过滤可得晶体A为NH4Cl,再将滤液蒸发结晶可得晶体B为氯化锌,
故答案为:NH4Cl;
(3)根据(2)中的分析可知操作③的名称为在空气中灼烧,
故答案为:在空气中灼烧;
(4)根据流程可知,二氧化锰在碱性高温的条件下被氯酸钾氧化成锰酸钾,反应的化学方程式为3MnO2+KClO3+6KOH
3K2MnO4+KCl+3H2O,
故答案为:3MnO2+KClO3+6KOH
3K2MnO4+KCl+3H2O;
(5)锌皮含有少量杂质铁,溶于稀硫酸和双氧水,得硫酸锌和硫酸铁混合溶液,调节pH值使铁刚好完全沉淀,锌不沉淀,过滤除去铁,再调节pH值使锌生成氢氧化锌沉淀,将氢氧化锌溶于硫酸得硫酸锌溶液,经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到ZnSO4•7H2O,
①加入H2O2氧化亚铁离子,反应的离子方程式是2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O,
故答案为:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;
②根据Fe(OH)3的Ksp可知,铁离子沉淀完全时,溶液中c(OH-)=
=1×10-11 mol/L,所以溶液的pH值为3,使铁刚好完全沉淀,
故答案为:3;
③硫酸锌溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到ZnSO4•7H2O,晶体用冷水洗涤的原因是降低晶体的溶解度,减少损失,
故答案为:蒸发浓缩、冷却结晶;降低晶体的溶解度,减少损失.
故答案为:MnO2+e-+NH4+=MnOOH+NH3;
(2)废电池经机械分离后,糊状物主要为MnO2、MnOOH、NH4Cl、碳粉、Zn(NH3)2Cl2等.加稀盐酸溶解得到氯化铵和氯化锌溶液,过滤得残渣主要为MnO2、MnOOH、碳粉,残渣在空气中灼烧碳被氧化成二氧化碳,MnOOH被氧化成二氧化锰,二氧化锰在碱性高温的条件下被氯酸钾氧化成锰酸钾,根据氯化铵和氯化锌的溶解度可知,混合溶液经浓缩后过滤可得晶体A为NH4Cl,再将滤液蒸发结晶可得晶体B为氯化锌,
故答案为:NH4Cl;
(3)根据(2)中的分析可知操作③的名称为在空气中灼烧,
故答案为:在空气中灼烧;
(4)根据流程可知,二氧化锰在碱性高温的条件下被氯酸钾氧化成锰酸钾,反应的化学方程式为3MnO2+KClO3+6KOH
| ||
故答案为:3MnO2+KClO3+6KOH
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(5)锌皮含有少量杂质铁,溶于稀硫酸和双氧水,得硫酸锌和硫酸铁混合溶液,调节pH值使铁刚好完全沉淀,锌不沉淀,过滤除去铁,再调节pH值使锌生成氢氧化锌沉淀,将氢氧化锌溶于硫酸得硫酸锌溶液,经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到ZnSO4•7H2O,
①加入H2O2氧化亚铁离子,反应的离子方程式是2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O,
故答案为:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;
②根据Fe(OH)3的Ksp可知,铁离子沉淀完全时,溶液中c(OH-)=
3 |
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故答案为:3;
③硫酸锌溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到ZnSO4•7H2O,晶体用冷水洗涤的原因是降低晶体的溶解度,减少损失,
故答案为:蒸发浓缩、冷却结晶;降低晶体的溶解度,减少损失.
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