Question

20．常見鋅錳干電池因含有汞、酸或堿等，廢棄后進(jìn)人環(huán)境將造成嚴(yán)重危害．某化學(xué)興趣小組擬采用如下處理方法回收廢電池中的各種資源如圖1

（1）操作A所用的儀器主要有燒杯，玻璃棒和B
A．分液漏斗         B．漏斗            C．蒸餾燒瓶              D．蒸發(fā)皿
（2）銅帽可以溶于熱的濃硫酸，該流程中溶解銅帽時采用在稀硫酸中加人H₂O₂，其優(yōu)點是無污染空氣的SO₂產(chǎn)生（并提高了硫酸的利用率）．銅帽溶解完全后，可采用加熱方法除去溶液中過量的H₂0₂．
（3）堿性鋅錳干電池的電解質(zhì)為KOH，總反應(yīng)為Zn+2MnO₂+2H₂0=2MnOOH+Zn（0H）₂，其正極的電極反應(yīng)式為MnO₂+H₂O+e^-=MnOOH+OH^-
（4）濾渣主要成分為含錳混合物，向其中加入一定量的稀硫酸、稀草酸，不斷攪拌至無氣泡為止．主要反應(yīng)為2MnO（OH）+Mn0₂+2H₂C₂O₄+3H₂S0₄=3MnSO₄+4CO₂↑+6H₂O．
①當(dāng)1molMn0₂參加反應(yīng)時，被MnO（OH）氧化的H₂C₂0₂為1mol．
②MnO（OH）與濃鹽酸在加熱條件下反應(yīng)的離子方程式為：2MnO（OH）+6H⁺+2Cl^-（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Mn²⁺+Cl₂↑+4H₂O．
（5）鋅錳干電池所含的汞以蒸氣形式被吹人KMnO₄溶液吸收．在不同pH下，KMnO₄溶液對Hg的吸收率及主要產(chǎn)物如圖2所示：
根據(jù)圖2可知：
①pH對Hg吸收率的影響規(guī)律是隨PH升高，汞的吸收率先降低后升高．
②與中性、堿性條件相比，在強酸性環(huán)境下Hg的吸收速率快．其原因可能是（不考慮KMnO₄的氧化性強弱的影響）Mn²⁺的催化作用．

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(fā)、濃縮、結(jié)晶可得到氯化銨晶體；銅與稀硫酸在過氧化氫作用發(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）操作A用于分離固體和液體，為過濾操作；
（2）酸性條件下，雙氧水能將銅氧化生成銅離子，無污染空氣的SO₂產(chǎn)生，并提高了硫酸的利用率；加熱條件下，雙氧水易分解生成水和氧氣；
（3）由總方程式可知MnO₂被含有，應(yīng)為正極反應(yīng)；
（4）①反應(yīng)中MnOOH的Mn元素化合價由+3價降低到+2價，C元素化合價由+3價升高到+4價，結(jié)合化合價變化計算；
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；
（5）①根據(jù)圖象知，隨著pH的增大，汞的吸收率先降低后增加；
②在強酸性環(huán)境下生成Mn²⁺，Hg的吸收速率快，可能原因是Mn²⁺的催化作用．

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(fā)、濃縮、結(jié)晶可得到氯化銨晶體；銅與稀硫酸在過氧化氫作用發(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）操作A用于分離固體和液體，為過濾操作，用到的儀器有燒杯，玻璃棒和漏斗，故答案為：B；
（2）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，無污染空氣的SO₂產(chǎn)生，并提高了硫酸的利用率；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：無污染空氣的SO₂產(chǎn)生（并提高了硫酸的利用率）；加熱；
（3）由總方程式可知MnO₂被含有，應(yīng)為正極反應(yīng)，電極方程式為MnO₂+H₂O+e^-=MnOOH+OH^-，故答案為：MnO₂+H₂O+e^-=MnOOH+OH^-；
（4）①反應(yīng)中MnOOH的Mn元素化合價由+3價降低到+2價，C元素化合價由+3價升高到+4價，當(dāng)1molMn0₂參加反應(yīng)時，有2molMnO（OH）參加反應(yīng)，被MnO（OH）氧化的H₂C₂0₂為1mol，
故答案為：1；
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）+6H⁺+2Cl^-（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Mn²⁺+Cl₂↑+4H₂O，
故答案為：2MnO（OH）+6H⁺+2Cl^-（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Mn²⁺+Cl₂↑+4H₂O；
（5）①根據(jù)圖象知，隨著pH的增大，汞的吸收率先降低后增加，故答案為：先降低后升高；
②在強酸性環(huán)境下生成Mn²⁺，Hg的吸收速率快，可能原因是Mn²⁺的催化作用，故答案為：Mn²⁺的催化作用．

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