Question

【題目】酸性鋅錳干電池是一種一次電池，外殼為金屬鋅，中間是碳棒，其周圍是碳粉，MnO2，ZnCl2和NH4Cl等組成的糊狀填充物，該電池在放電過程產生MnOOH，回收處理該廢電池可得到多種化工原料，有關數據下表所示：

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

回答下列問題：

（1）該電池的正極反應式為 ____。

（2）維持電流強度為0.5A，電池工作五分鐘，理論上消耗Zn__________g。（已經F=96500C/mol）

（3）用廢電池的鋅皮制備ZnSO4·7H2O的過程中，需去除少量雜質鐵，其方法是：加稀硫酸和H2O2溶解，加堿調節至pH為___________時，鐵剛好完全沉淀（離子濃度小于1×10-5mol/L時，即可認為該離子沉淀完全）；繼續加堿調節至pH為_________時，鋅開始沉淀（假定Zn2＋濃度為0.1mol/L）。若上述過程不加H2O2后果是_________。

Answer 1

【答案】MnO2+e-+H+=MnOOH 0.05 2.7 6 Zn2+和Fe2+分離不開

【解析】

（1）該電池負極鋅被氧化生成Zn2＋，正極發生還原反應，MnO2被還原生成MnOOH；

（2）持電流強度為0.5A，電池工作五分鐘，則電量為0.5A×300s=150C，轉移電子的物質的量為150C÷96500C·mol－1，以此計算消耗鋅的質量、物質的量；

（3）鐵加入稀H2SO4和H2O2，可被氧化生成Fe3＋，鐵剛好沉淀完全時離子濃度小于1×10-5mol·L-1，結合Ksp=10-39計算pH，并根據Ksp計算鋅開始沉淀的pH．

Zn(OH)2和 Fe(OH)2的Ksp相近，同時沉淀。

（1）該電池負極鋅被氧化生成Zn2＋，正極發生還原反應，MnO2被還原生成MnOOH，電極方程式為MnO2+H＋+e－=MnOOH；

（2）持電流強度為0.5A，電池工作五分鐘，則電量為0.5A×300s=150C，轉移電子的物質的量為150C÷96500C·mol-1，則消耗Zn的質量為 ×65g·mol-1=0.05g；

（3）鐵加入稀H2SO4和H2O2，可被氧化生成Fe3＋，鐵剛好沉淀完全時離子濃度小于1×10-5mol·L-1，因Ksp=10-39，則c(OH-)=mol·L-1≈0.5×10-11mol·L-1，此時pH=2.7；如鋅開始沉淀，則c(OH-)=mol·L-1=10-8mol·L－1，此時pH=6；若上述過程不加H2O2后果是：Zn(OH)2和 Fe(OH)2的Ksp相近，同時沉淀，Zn2+和Fe2+分離不開。