Question

12．鋅是第四“常見”的金屬，僅次于鐵、鋁及銅，在現(xiàn)代工業(yè)中對于電池的制造有不可磨滅的貢獻(xiàn)．
Ⅰ．濕法煉鋅某種冶煉過程可用右圖表示：

（1）電解過程中析出鋅一極的電極反應(yīng)式為：[Zn（NH₃）₄]²⁺+2e^-═Zn+4NH₃↑；
（2）ZnO像Al₂O₃一樣，屬于兩性氧化物，則ZnO與NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式為：ZnO+2OH^-+H₂O═[Zn（OH）₄]^2-（“鋅酸”的化學(xué)式可寫成H₂[Zn（OH）₄]）．
Ⅱ．鋅電池  用鋅作負(fù)極的電池生活中隨處可見，如鋅錳干電池、鋅錳堿性電池、鋅空氣電池等．
（1）鋅錳堿性電池的總反應(yīng)式為：Zn+2MnO₂+2H₂O═2MnO（OH）+Zn（OH）₂，正極反應(yīng)式為：2MnO₂+2H₂O+2e^-═2MnO（OH）+2OH^-．
（2）新型鋅空氣電池與鋰電池相比，其儲量是它的三倍，成本是鋰電池的一般，并且完全沒有過熱爆炸的安全隱患．該電池的總反應(yīng)為：2Zn+O₂═2ZnO，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，則負(fù)極的電極反應(yīng)式為：Zn-2e^-+2OH^-═ZnO+H₂O．若以該電池為電源，用惰性電極電解AgNO₃溶液，為保證陰極有10.8g銀析出，至少需要2.8L空氣（折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況）進(jìn)入該電池（空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)為$\frac{1}{5}$）．

Answer 1

分析 Ⅰ．含鋅礦的主要成分是ZnS，焙燒與空氣中氧氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)，2ZnS+3O₂$\frac{\underline{\;焙燒\;}}{\;}$2SO₂+2ZnO，氧化鋅像氧化鋁一樣，屬于兩性氧化物，加入NH₃、NH₄Cl溶液，得到[Zn（NH₃）₄]Cl₂溶液，電解陽極氯離子放電，陰極[Zn（NH₃）₄]²⁺+2e^-═Zn+4NH₃↑，氧化鋅與氫氧化鈉反應(yīng)ZnO+2OH^-+H₂O═[Zn（OH）₄]^2-；
（1）析鋅一極應(yīng)是[Zn（NH₃）₄]²⁺得到電子，還原為鋅，同時(shí)釋放出氨氣；
（2）氧化鋅像氧化鋁一樣，屬于兩性氧化物，與堿反應(yīng)生成鋅酸鹽；
Ⅱ．（1）該原電池中正極上二氧化錳得電子發(fā)生還原反應(yīng)；
（2）該原電池中，負(fù)極上Zn失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成ZnO和水；
析出108gAg單質(zhì)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=$\frac{10.8g}{108g/mol}$=0.1mol，串聯(lián)電路中轉(zhuǎn)移電子相等，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子計(jì)算需要空氣體積．

解答 解：Ⅰ．含鋅礦的主要成分是ZnS，焙燒與空氣中氧氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)，2ZnS+3O₂$\frac{\underline{\;焙燒\;}}{\;}$2SO₂+2ZnO，氧化鋅像氧化鋁一樣，屬于兩性氧化物，加入NH₃、NH₄Cl溶液，得到[Zn（NH₃）₄]Cl₂溶液，電解陽極氯離子放電，陰極[Zn（NH₃）₄]²⁺+2e^-═Zn+4NH₃↑，氧化鋅與氫氧化鈉反應(yīng)ZnO+2OH^-+H₂O═[Zn（OH）₄]^2-，
（1）析鋅一極應(yīng)是[Zn（NH₃）₄]²⁺得到電子，在陰極[Zn（NH₃）₄]²⁺+2e^-═Zn+4NH₃↑，還原為鋅，
故答案為：[Zn（NH₃）₄]²⁺+2e^-═Zn+4NH₃↑；
（2）根據(jù)題干信息，氧化鋅像氧化鋁一樣，屬于兩性氧化物，與堿反應(yīng)ZnO+2OH^-+H₂O═[Zn（OH）₄]^2-，
故答案為：ZnO+2OH^-+H₂O═[Zn（OH）₄]^2-；
Ⅱ．（1）鋅錳堿性電池的總反應(yīng)式為：Zn+2MnO₂+2H₂O═2MnO（OH）+Zn（OH）₂，該原電池中正極上二氧化錳得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2MnO₂+2H₂O+2e^-═2MnO（OH）+2OH^-；
故答案為：2MnO₂+2H₂O+2e^-═2MnO（OH）+2OH^-；
（2）該原電池中，負(fù)極上Zn失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成ZnO和水，電極反應(yīng)式為Zn-2e^-+2OH^-═ZnO+H₂O；
析出108gAg單質(zhì)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=$\frac{10.8g}{108g/mol}$=0.1mol，串聯(lián)電路中轉(zhuǎn)移電子相等，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子得需要空氣體積=$\frac{\frac{0.1mol}{4}×22.4L/mol}{20%}$=2.8L，
故答案為：Zn-2e^-+2OH^-═ZnO+H₂O；2.8．

點(diǎn)評 本題考查濕法煉鋅工業(yè)、原電池原理、電解反應(yīng)書寫等，根據(jù)題干信息結(jié)合硫化鋅的性質(zhì)和電解原理是解題關(guān)鍵，題目難度中等