Question

酸性锌锰干电池是一种一次电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是碳粉，MnO₂，ZnCl₂和NH₄Cl等组成的糊状填充物，该电池在放电过程产生MnOOH，回收处理该废电池可得到多种化工原料，有关数据下表所示：溶解度/（g/100g水）

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0.5A，电池工作五分钟，理论上消耗Zn        g。（已经F＝96500C/mol）

（3）废电池糊状填充物加水处理后，过滤，滤液中主要有ZnCl₂和NH₄Cl，二者可通过           __  分离回收；滤渣的主要成分是MnO₂、_      __      __和                          ，欲从中得到较纯的MnO₂，最简便的方法是                                  ，其原理是                                             。

（4）用废电池的锌皮制备ZnSO₄·7H₂O的过程中，需去除少量杂质铁，其方法是：加稀硫酸和H₂O₂溶解，铁变为_                   ____，加碱调节至pH为                           时，铁刚好完全沉淀（离子浓度小于1×10^-5mol/L时，即可认为该离子沉淀完全）；继续加碱调节至pH为     _时，锌开始沉淀（假定Zn^2＋浓度为0.1mol/L）。若上述过程不加H₂O₂后果是                             ，原因是                                                                                                                                  。

Answer

（1）MnO2＋e—＋H＋＝MnOOH；Zn＋2MnO2＋2H＋＝Zn2＋＋2MnOOH（2）0.05g

（3）加热浓缩、冷却结晶；铁粉、MnOOH；在空气中加热；碳粉转变为CO2，MnOOH氧化为MnO2

（4）Fe3＋；2.7；6；Zn2＋和Fe2＋分离不开；Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近

【解析】

试题分析：（1）该电池的正极发生还原反应，二氧化锰被还原蔬菜氢氧化氧锰，电极反应为MnO2＋e—＋H＋＝MnOOH；负极锌被氧化蔬菜锌离子，电池总反应为Zn＋2MnO2＋2H＋＝Zn2＋＋2MnOOH。（2）电流强度为0.5A，电池工作5分钟，则电量为0.5*300=150C。转移电子的物质的量为150/96500，则消耗锌的质量为。（3）滤液中主要有氯化锌和氯化铵，可通过加热浓缩，冷却结晶得到晶体，填充物去韩鸥碳粉，二氧化锰，且生成氢氧化氧锰等，在空气中加热时，碳粉，氢氧化氧锰可被氧化，分别生成二氧化碳和二氧化锰。（4）铁加入稀硫酸和过氧化氢，可被氧化生成铁离子，铁刚好沉淀完全时离子浓度小于10-5Mol/L，根据Ksp计算，氢氧根离子浓度= ，此时pH=2.7，锌开始沉淀，氢氧根离子浓度= ，此时Ph=6。有表中数据可知，氢氧化锌和氢氧化亚铁的Ksp接近，如果不加过氧化氢，则锌离子和亚铁离子分离不开。

考点：原电池和电解池的工作原理，物质的分离和提纯的方法和基本实验操作的综合应用