Question

【题目】酸性锌锰干电池是一种一次电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是碳粉，MnO2，ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物，该电池在放电过程产生MnOOH，回收处理该废电池可得到多种化工原料，有关数据下表所示：

溶解度/（g/100g水）

化合物	Zn(OH)2	Fe(OH)2	Fe(OH)3
Ksp近似值	10-17	10-17	10-39

回答下列问题：

（1）该电池的正极反应式为 ____。

（2）维持电流强度为0.5A，电池工作五分钟，理论上消耗Zn__________g。（已经F=96500C/mol）

（3）用废电池的锌皮制备ZnSO4·7H2O的过程中，需去除少量杂质铁，其方法是：加稀硫酸和H2O2溶解，加碱调节至pH为___________时，铁刚好完全沉淀（离子浓度小于1×10-5mol/L时，即可认为该离子沉淀完全）；继续加碱调节至pH为_________时，锌开始沉淀（假定Zn2＋浓度为0.1mol/L）。若上述过程不加H2O2后果是_________。

Answer 1

【答案】MnO2+e-+H+=MnOOH 0.05 2.7 6 Zn2+和Fe2+分离不开

【解析】

（1）该电池负极锌被氧化生成Zn2＋，正极发生还原反应，MnO2被还原生成MnOOH；

（2）持电流强度为0.5A，电池工作五分钟，则电量为0.5A×300s=150C，转移电子的物质的量为150C÷96500C·mol－1，以此计算消耗锌的质量、物质的量；

（3）铁加入稀H2SO4和H2O2，可被氧化生成Fe3＋，铁刚好沉淀完全时离子浓度小于1×10-5mol·L-1，结合Ksp=10-39计算pH，并根据Ksp计算锌开始沉淀的pH．

Zn(OH)2和 Fe(OH)2的Ksp相近，同时沉淀。

（1）该电池负极锌被氧化生成Zn2＋，正极发生还原反应，MnO2被还原生成MnOOH，电极方程式为MnO2+H＋+e－=MnOOH；

（2）持电流强度为0.5A，电池工作五分钟，则电量为0.5A×300s=150C，转移电子的物质的量为150C÷96500C·mol-1，则消耗Zn的质量为 ×65g·mol-1=0.05g；

（3）铁加入稀H2SO4和H2O2，可被氧化生成Fe3＋，铁刚好沉淀完全时离子浓度小于1×10-5mol·L-1，因Ksp=10-39，则c(OH-)=mol·L-1≈0.5×10-11mol·L-1，此时pH=2.7；如锌开始沉淀，则c(OH-)=mol·L-1=10-8mol·L－1，此时pH=6；若上述过程不加H2O2后果是：Zn(OH)2和 Fe(OH)2的Ksp相近，同时沉淀，Zn2+和Fe2+分离不开。