Question

【題目】鋅錳干電池是最早的實(shí)用電池。現(xiàn)用下列工藝回收正極材料中的金屬（部分條件未給出）。

（1）堿性鋅錳電池反應(yīng)為：Zn+2MnO2+2H2O＝Zn(OH)2+2MnO(OH)，電解質(zhì)是KOH，該電池的負(fù)極材料為__________(填化學(xué)式)，MnO（OH）中Mn的化合價(jià)為：________,正極反應(yīng)式為:__________。

（2）黑粉的主要成份為 MnO2和石墨，寫出反應(yīng)①的化學(xué)方程式：______。

（3）MnO2的轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如下表：

溫度/℃	20	40	60	80	100
轉(zhuǎn)化率/℃	86.0	90.0	91.3	92.0	92.1

生產(chǎn)中常選反應(yīng)溫度為80℃，其理由是：_______。

（4）“沉錳”過(guò)程中生成堿式碳酸錳[MnCO36Mn(OH)25H2O]，寫出其離子反應(yīng)方程式：_______，檢驗(yàn)沉淀是否洗凈的操作是：_______。濾液③中可回收的物質(zhì)為：________（填化學(xué)式）。

（5）“預(yù)處理”時(shí)，廢舊鋅錳電池經(jīng)過(guò)拆解、篩分得到炭包，其中含 MnO2為34.8%。稱取5.000 g炭包，經(jīng)處理得到3.211 g MnSO4H2O，計(jì)算錳的回收率為：_____。

Answer 1

【答案】 Zn +3價(jià) MnO2+H2O+e-=MnO(OH)+OH MnO2+2FeSO4+2H2SO4=MnSO4+Fe2(SO4)3+2H2O 由表格中的數(shù)據(jù)可知，MnO2的轉(zhuǎn)化率隨溫度的升高而升高，80℃時(shí)MnO2的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)較高，更高的溫度會(huì)增加能耗，增大生產(chǎn)成本，得不償失。 7Mn2++7CO32-+11H2O=MnCO3·6Mn(OH)2·5H2O↓+6CO2↑ 取少量最后一次洗滌濾液于試管中，向其中滴加BaCl2溶液，觀察是否有白色沉淀生成，若無(wú)白色沉淀生成，則說(shuō)明沉淀已洗滌干凈；若有白色沉淀生成，則說(shuō)明未洗滌干凈。 Na2SO4 95%

【解析】（1）堿性鋅錳電池反應(yīng)為：Zn+2MnO2+2H2O＝Zn(OH)2+2MnO(OH)，電解質(zhì)是KOH，活潑金屬Zn為該電池的負(fù)極材料，MnO（OH）中氧為-2價(jià)，氫為+1價(jià)，則Mn的化合價(jià)為：+3價(jià)；正極MnO2得到電子產(chǎn)生MnO(OH)，電極反應(yīng)式為：MnO2+H2O+e-=MnO(OH)+OH；（2）黑粉的主要成份為 MnO2和石墨，寫出反應(yīng)①是MnO2、2FeSO4和2H2SO4反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：MnO2+2FeSO4+2H2SO4=MnSO4+Fe2(SO4)3+2H2O；（3）由表格中的數(shù)據(jù)可知，MnO2的轉(zhuǎn)化率隨溫度的升高而升高，80℃時(shí)MnO2的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)較高，更高的溫度會(huì)增加能耗，增大生產(chǎn)成本，得不償失，故生產(chǎn)中常選反應(yīng)溫度為80℃；（4）“沉錳”過(guò)程中生成堿式碳酸錳[MnCO36Mn(OH)25H2O]，其離子反應(yīng)方程式為：7Mn2++7CO32-+11H2O=MnCO3·6Mn(OH)2·5H2O↓+6CO2↑，檢驗(yàn)沉淀是否洗凈的操作是：取少量最后一次洗滌濾液于試管中，向其中滴加BaCl2溶液，觀察是否有白色沉淀生成，若無(wú)白色沉淀生成，則說(shuō)明沉淀已洗滌干凈；若有白色沉淀生成，則說(shuō)明未洗滌干凈；根據(jù)反應(yīng)可知7Mn2++7CO32-+11H2O=MnCO3·6Mn(OH)2·5H2O↓+6CO2↑，濾液③中可回收的物質(zhì)為：Na2SO4；（5）根據(jù)MnO2~~~ MnSO4H2O，理論上n(MnO2)=n(MnSO4H2O)=34.8%×，但實(shí)際上只有3.211g MnSO4H2O，所以錳的回收率為×100%=95%。