Question

5．常見(jiàn)鋅錳干電池因含有汞、酸或堿等，廢棄后進(jìn)入環(huán)境將造成嚴(yán)重危害．某化學(xué)興趣小組擬釆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(chēng)為過(guò)濾．
（3）銅帽溶解時(shí)加入H₂O₂的目的是Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O．（用化學(xué)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(guò)量的H₂O₂．
（4）堿性鋅錳干電池的電解質(zhì)為KOH，總反應(yīng)為Zn+2Mn0₂+2H₂0=2Mn00H+Zn（OH）₂，其負(fù)極的電極反應(yīng)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(wú)氣泡為止．
主要反應(yīng)為2MnO（OH）+MnO₂+2H₂C₂O₄+3H₂SO₄═3MnSO₄+4CO₂↑+6H₂O
①當(dāng)1mol MnO₂參加反應(yīng)時(shí)，共有4 mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移．
②MnO（OH）與濃鹽酸在加熱條件下也可發(fā)生反應(yīng)，試寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：2MnO（OH）+6HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MnCl₂+Cl₂↑+4H₂O．
（6）鋅錳干電池所含的汞可用KMnO₄溶液吸收．在不同pH下，KMnO₄溶液對(duì)Hg的吸收率及主要產(chǎn)物如圖所示：

根據(jù)圖可知：
①pH對(duì)Hg吸收率的影響規(guī)律是隨pH升高，汞的吸收率先降低后增加．
②在強(qiáng)酸性環(huán)境下Hg的吸收率高的原因可能是KMnO₄在酸性條件氧化性強(qiáng)．

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(guò)濾，濾液中含有氯化銨，蒸發(fā)、濃縮、結(jié)晶可得到氯化銨晶體；銅與稀硫酸在過(guò)氧化氫作用發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸銅，加入鋅可置換出銅，過(guò)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(dāng)溫度，可促進(jìn)溶解，注意溫度不能過(guò)高，否則氯化銨易分解；
（2）操作A用于分離和固體和液體，為過(guò)濾操作；
（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(zhì)為KOH，總反應(yīng)為Zn+2MnO₂+2H₂O═2MnOOH+Zn（OH）₂，其負(fù)極上鋅失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；
（5）①反應(yīng)中二氧化錳中Mn元素化合價(jià)由+4價(jià)降低為+2價(jià)，而MnO（OH）中Mn元素化合價(jià)由+3價(jià)降低為+2，H₂C₂O₄最高C元素化合價(jià)升高，據(jù)此參加反應(yīng)MnO（OH）的物質(zhì)的量，結(jié)合Mn元素化合價(jià)變化計(jì)算轉(zhuǎn)移電子；
②MnO（OH）與濃鹽酸在加熱條件下也可發(fā)生反應(yīng)生成氯化錳、氯氣和水；
（6）根據(jù)橫坐標(biāo)與其吸收率曲線變化趨勢(shì)分析；酸性條件下，高錳酸鉀具有強(qiáng)氧化性．

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(guò)濾，濾液中含有氯化銨，蒸發(fā)、濃縮、結(jié)晶可得到氯化銨晶體；銅與稀硫酸在過(guò)氧化氫作用發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸銅，加入鋅可置換出銅，過(guò)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(dāng)溫度，可促進(jìn)溶解，注意溫度不能過(guò)高，否則氯化銨易分解，
故答案為：加快溶解速率；
（2）分離不溶性固體和溶液采用過(guò)濾的方法，所以該操作名稱(chēng)是過(guò)濾，
故答案為：過(guò)濾；
（3）酸性條件下，雙氧水能將銅氧化生成銅離子反應(yīng)的化學(xué)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(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，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(wú)氣泡為止．其主要反應(yīng)為2 MnO（OH）+MnO₂+2H₂C₂O₄+3H₂SO₄═3MnSO₄+4CO₂↑+6H₂O．
①反應(yīng)中二氧化錳中Mn元素化合價(jià)由+4價(jià)降低為+2價(jià)，而MnO（OH）中Mn元素化合價(jià)由+3價(jià)降低為+2，H₂C₂O₄最高C元素化合價(jià)升高，當(dāng)1mol MnO₂參加反應(yīng)時(shí)，參加反應(yīng)MnO（OH）的物質(zhì)的量2mol，結(jié)合Mn元素化合價(jià)變化，可知轉(zhuǎn)移電子為1mol×2+2mol×1=4mol，
故答案為：4；
②MnO（OH）與濃鹽酸在加熱條件下也可發(fā)生反應(yīng)生成氯化錳、氯氣和水，反應(yīng)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；
（6）①根據(jù)圖象知，隨著pH的增大，汞的吸收率先先降低后增加，故答案為：先降低后增加；
②酸性條件下，高錳酸鉀具有強(qiáng)氧化性，所以酸性條件下的高錳酸鉀氧化性更強(qiáng)，故答案為：氧化性．

點(diǎn)評(píng) 本題以廢電池中資源回收為載體，考查了物質(zhì)的分離和提純、原電池原理、氧化還原反應(yīng)等，能從整體上把握物質(zhì)分離過(guò)程，熟練掌握基礎(chǔ)知識(shí)并能靈活運(yùn)用，題目難度中等．