Question

【题目】锌锰干电池是最早的实用电池。现用下列工艺回收正极材料中的金属（部分条件未给出）。

（1）碱性锌锰电池反应为：Zn+2MnO2+2H2O＝Zn(OH)2+2MnO(OH)，电解质是KOH，该电池的负极材料为__________(填化学式)，MnO（OH）中Mn的化合价为：________,正极反应式为:__________。

（2）黑粉的主要成份为 MnO2和石墨，写出反应①的化学方程式：______。

（3）MnO2的转化率与温度的关系如下表：

温度/℃	20	40	60	80	100
转化率/℃	86.0	90.0	91.3	92.0	92.1

生产中常选反应温度为80℃，其理由是：_______。

（4）“沉锰”过程中生成碱式碳酸锰[MnCO36Mn(OH)25H2O]，写出其离子反应方程式：_______，检验沉淀是否洗净的操作是：_______。滤液③中可回收的物质为：________（填化学式）。

（5）“预处理”时，废旧锌锰电池经过拆解、筛分得到炭包，其中含 MnO2为34.8%。称取5.000 g炭包，经处理得到3.211 g MnSO4H2O，计算锰的回收率为：_____。

Answer 1

【答案】 Zn +3价 MnO2+H2O+e-=MnO(OH)+OH MnO2+2FeSO4+2H2SO4=MnSO4+Fe2(SO4)3+2H2O 由表格中的数据可知，MnO2的转化率随温度的升高而升高，80℃时MnO2的转化率已经较高，更高的温度会增加能耗，增大生产成本，得不偿失。 7Mn2++7CO32-+11H2O=MnCO3·6Mn(OH)2·5H2O↓+6CO2↑ 取少量最后一次洗涤滤液于试管中，向其中滴加BaCl2溶液，观察是否有白色沉淀生成，若无白色沉淀生成，则说明沉淀已洗涤干净；若有白色沉淀生成，则说明未洗涤干净。 Na2SO4 95%

【解析】（1）碱性锌锰电池反应为：Zn+2MnO2+2H2O＝Zn(OH)2+2MnO(OH)，电解质是KOH，活泼金属Zn为该电池的负极材料，MnO（OH）中氧为-2价，氢为+1价，则Mn的化合价为：+3价；正极MnO2得到电子产生MnO(OH)，电极反应式为：MnO2+H2O+e-=MnO(OH)+OH；（2）黑粉的主要成份为 MnO2和石墨，写出反应①是MnO2、2FeSO4和2H2SO4反应，反应的化学方程式为：MnO2+2FeSO4+2H2SO4=MnSO4+Fe2(SO4)3+2H2O；（3）由表格中的数据可知，MnO2的转化率随温度的升高而升高，80℃时MnO2的转化率已经较高，更高的温度会增加能耗，增大生产成本，得不偿失，故生产中常选反应温度为80℃；（4）“沉锰”过程中生成碱式碳酸锰[MnCO36Mn(OH)25H2O]，其离子反应方程式为：7Mn2++7CO32-+11H2O=MnCO3·6Mn(OH)2·5H2O↓+6CO2↑，检验沉淀是否洗净的操作是：取少量最后一次洗涤滤液于试管中，向其中滴加BaCl2溶液，观察是否有白色沉淀生成，若无白色沉淀生成，则说明沉淀已洗涤干净；若有白色沉淀生成，则说明未洗涤干净；根据反应可知7Mn2++7CO32-+11H2O=MnCO3·6Mn(OH)2·5H2O↓+6CO2↑，滤液③中可回收的物质为：Na2SO4；（5）根据MnO2~~~ MnSO4H2O，理论上n(MnO2)=n(MnSO4H2O)=34.8%×，但实际上只有3.211g MnSO4H2O，所以锰的回收率为×100%=95%。