Question

研究发现：一节电池烂在地里，能够使一平方米的土地失去利用价值。废旧电池的危害上要集中在其中所含的少量重金属上。将废旧锌锰电池回收处理，既能减少它对环境的污染，又能实现废电池的资源化利用。

（1）回收填料中的二氧化锰和氯化铵。已知：废旧干电池填料的主要成分为二氧化锰、炭粉、氯化铵和氯化锌等，其中氯化铵、氯化锌可溶于水。回收物质的流程如图所示。

① 操作中先将电池填料研碎的目的是：________________。

② 操作l和操作2的名称都是___________，该操作中玻璃棒的作用是___________。

③ 灼烧滤渣l的目的是______________________。

（2）回收二氯化锰：将废旧锌锰电池处理，得到含锰混合物，向该混合物加入浓盐酸并加热。

①写出MnOOH与浓盐酸反应的化学方程式：________________。

② 锰回收新方法：向废旧锌锰电池内的混合物[主要成分MnOOH、Zn(OH)₂]中加入一定量的稀硫酸和稀草酸（H₂C₂O₄），并不断搅拌至无CO₂产生为止，写出MnOOH参与反应的化学方程式______________。与使用浓盐酸回收锰相比，新方法的优点是___________（答l点即可）。

（3）用废电池的锌皮可用于回收制作ZnSO₄·7H₂O。过程中，需除去锌皮中的少量杂质铁，其方法是：常温下，加入稀H₂SO₄和H₂O₂，铁溶解变为Fe³⁺，加碱调节pH为4，使溶液中的Fe³⁺转化为Fe(OH)₃沉淀，此时溶液中c(Fe³⁺)=_________。继续加碱调节pH为____时，锌开始沉淀（假定Zn²⁺浓度为0.1mol/L）。部分难溶的电解质溶度积常数（K_sp）如下表：

Answer

增大接触面积，加快反应速率 过滤 引流 除去炭粉 2MnOOH+6HCl=2MnCl2+Cl2↑+4H2O ②2MnOOH+H2C2O4+2H2SO4=2MnSO4+2CO2↑+4H2O 艺流程简单：生成CO2和H2O不影响MnSO4纯度；反应过程无有毒有害物质生成，不造成二次污染；废物资源化等（答1点即可） 2.6×10-9 6

【解析】试题分析：本题以废旧电池的再利用为载体考查化学实验基本操作，化学方程式的书写和沉淀溶解平衡相关计算。题目难度中等。解答本题要注意联系化学实验基本操作，化合价升降法配平和沉淀溶解平衡基础知识进行作答。

解答：（1）回收填料中的二氧化锰和氯化铵。废旧干电池填料的主要成分为二氧化锰、炭粉、氯化铵和氯化锌等，其中氯化铵、氯化锌可溶于水。炭粉和二氧化锰不溶于水。将电池填料溶解、过滤，滤渣1为炭粉和二氧化锰的混合物，经洗涤、烘干、燃烧，炭粉与氧气反应生成二氧化碳，剩余的固体为二氧化锰；滤液1为氯化铵和氯化锌的混合液，蒸发结晶、过滤的氯化铵晶体。

① 操作中先将电池填料研碎的目的是增大接触面积，加快反应速率。

② 操作l和操作2为分离固体和液体混合物的操作，名称是过滤，玻璃棒的作用是引流。

③ 灼烧滤渣l的目的是除去炭粉。

（2）①MnOOH与浓盐酸反应生成二氯化锰、氯气和水，利用化合价升降法配平，该反应的化学方程式为2MnOOH+6HCl=2MnCl2+Cl2↑+4H2O。

②MnOOH与稀硫酸和稀草酸（H2C2O4）反应生成硫酸锰、二氧化碳和水，利用化合价升降法配平，该反应的化学方程式为2MnOOH+H2C2O4+2H2SO4=2MnSO4+2CO2↑+4H2O 。与使用浓盐酸回收锰相比，新方法的优点是工艺流程简单：生成CO2和H2O不影响MnSO4纯度；反应过程无有毒有害物质生成，不造成二次污染；废物资源化等。

（3）溶液的pH为4，c(OH-)=1×10-10mol/L，又Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)c3(OH-)=2.6×10-39，此时溶液中c(Fe3+)= 2.6×10-9mol/L。Ksp[Zn(OH)2]=c(Zn2+)c2(OH-)=10-17，若Zn2+浓度为0.1mol/L，则c(OH-)=10-8mol/L，c(H+)=10-6mol/L，pH=6。