Question

【題目】普通鋅錳電池(俗稱干電池)構(gòu)造如圖所示。

(1)普通鋅錳電池放電時(shí)發(fā)生的主要反應(yīng)為：Zn＋2NH4Cl＋2MnO2===Zn(NH3)2Cl2＋2MnOOH

①正極發(fā)生的主要反應(yīng)是____________；

②普通鋅錳電池即使不使用，也易發(fā)生電解質(zhì)的泄漏，結(jié)合電池結(jié)構(gòu)及相關(guān)知識(shí)，用適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)用語(yǔ)及文字解釋原因___________；

(2)下左圖表示回收利用廢舊普通鋅錳電池的工藝(不考慮廢舊電池中存在的少量其他金屬)。

①濾液加入稀鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________，冷卻得到化合物B的化學(xué)方程式為____________；

②操作a中得到熔塊的主要成分是K2MnO4，在操作a中，KClO3的作用是______；

③操作b中，綠色的K2MnO4溶液反應(yīng)后生成紫色溶液和一種黑褐色固體，該反應(yīng)的離子方程式為____________；黑褐色固體可循環(huán)使用，檢驗(yàn)其是否洗滌干凈的實(shí)驗(yàn)方案是___________；

④采用惰性電極電解K2MnO4溶液也能得到化合物D，寫(xiě)出其對(duì)應(yīng)的電極反應(yīng)_______。

⑤往化合物A的溶液中加入足量的氫氧化鈉溶液。溶液中離子濃度隨pH變化如圖所示，回答下列問(wèn)題：

i M(OH)2屬于____________氫氧化物（填“酸性”、“堿性”、“兩性”或“中性”）；

ii從圖中數(shù)據(jù)可得M(OH)2的Ksp=____________；

iii往2L 1.00mol·L-1 A溶液中加入NaOH固體至pH=6.00，需NaOH=___________mol。

Answer 1

【答案】MnO2＋NH4+＋e－===MnOOH＋NH3NH4+ + H2ONH3 .H2O + H+ ，顯酸性，Zn與其直接接觸發(fā)生反應(yīng)被腐蝕，造成電池電解液泄漏Zn(NH3)2Cl2 + 2HCl = ZnCl2 + 2 NH4ClNH3 + HCl = NH4Cl氧化劑3MnO42－＋2CO2===2MnO4－＋MnO2↓＋2CO32－取少量最后一次洗滌液于試管中，加入足量的稀硝酸酸化，再加硝酸銀溶液，若無(wú)白色沉淀生成，則洗滌干凈，反之則未洗滌干凈MnO42－— e- === MnO4－兩性1.0×10-173.6

【解析】

（1）①Zn為負(fù)極，正極上發(fā)生還原反應(yīng)：MnO 2 +NH 4 + +e - =MnOOH+NH3；
②普通鋅錳電池中電解質(zhì)溶液為NH4Cl，溶液顯酸性，Zn在酸性條件下易被腐蝕，故易發(fā)生泄漏；故答案為：MnO2＋NH4+＋e－===MnOOH＋NH3；NH4+ + H2ONH3 .H2O + H+ ，顯酸性，Zn與其直接接觸發(fā)生反應(yīng)被腐蝕，造成電池電解液泄漏；

（2）①濾液加入稀鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為Zn(NH3)2Cl2 + 2HCl = ZnCl2 + 2 NH4Cl，固體B易分解，冷卻又結(jié)合成B，B為NH4Cl，后成B的反應(yīng)為：NH3 + HCl = NH4Cl，故答案為：Zn(NH3)2Cl2 + 2HCl = ZnCl2 + 2 NH4Cl、NH3 + HCl = NH4Cl；

②操作a中得到熔塊的主要成分是K2MnO4，其中的錳元素的化合價(jià)由+3升高到+6價(jià)，被氧化，KClO3為氧化劑，故答案為：氧化劑；

③紫色溶液和一種黑褐色固體分別為高錳酸鉀溶液和二氧化錳，方程式為：3MnO42－＋2CO2===2MnO4－＋MnO2↓＋2CO32－，在生成黑褐色固體的溶液中存在KCl，故可通過(guò)檢驗(yàn)Cl-的存在與否來(lái)判斷固體是否已洗凈，故答案為：3MnO42－＋2CO2===2MnO4－＋MnO2↓＋2CO32－；取少量最后一次洗滌液于試管中，加入足量的稀硝酸酸化，再加硝酸銀溶液，若無(wú)白色沉淀生成，則洗滌干凈，反之則未洗滌干凈；

④用惰性電極電解K2MnO4溶液也能得到化合物D，則錳元素化合價(jià)升高，被氧化，故在陽(yáng)極放電，故答案為：MnO42－— e- === MnO4－；

⑤i.M(OH)2既能與強(qiáng)酸反應(yīng)生成鹽和水，也能與強(qiáng)堿反應(yīng)生成M(OH)42-，故屬于兩性氫氧化物，故答案為：兩性；

ii. 當(dāng)溶液的pH=7.0時(shí)，c（Zn2+）=10-3mol·L-1，Ksp=c（Zn2+）．c2（OH-）=10-3·（10-7）2=10-17，故答案為：1.0×10-17；

iii. 往2.00L 1.00mol·L-1ZnCl2溶液中加入NaOH固體至pH=6.00，所以溶液中c（OH-）=10-8mol·L-1，則溶液中c（Zn2+）===0.1mol/L，所以反應(yīng)消耗的Zn2+的物質(zhì)的量為2mol-0.2mol=1.8mol，所以消耗的NaOH為1.8mol×2=3.6mol，故答案為：3.6mol；