资源描述
专题52 废旧电池的处理1（2018届湖北省高三4月调研考试）三元电池成为2018年我国电动汽车的新能源，其电极材料可表示为，且x+y+z=1.充电时电池总反应为LiNixCoyMnzO2+6C(石墨)=Li1-aNixCoyMnzO2+LiaC6，其电池工作原理如图所示，两极之间有一个允许特定的离子X通过的隔膜。下列说法正确的是A 允许离子X通过的隔膜属于阴离子交换膜B 充电时，A 为阴极，Li+被氧化C 可从无法充电的废旧电池的石墨电极中回收金属锂D 放电时，正极反应式为 Li1-aNixCoyMnzO2+aLi +ae-= LiNixCoyMnzO2【答案】D2（2018届广东省深圳中学高三上学期第一次阶段性检测）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+2H2OZn(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，写出反应的化学方程式：_。（3）MnO2的转化率与温度的关系如下表：温度/20406080100转化率/86.090.091.392.092.1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：_。【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=MnCO36Mn(OH)25H2O+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+2H2OZn(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=MnCO36Mn(OH)25H2O+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=MnCO36Mn(OH)25H2O+6CO2，滤液中可回收的物质为：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%。3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）2Fe（OH）2Fe（OH）3Ksp近似值10-1710-1710-39回答下列问题：（1）该电池的正极反应式为 ，电池反应的离子方程式为 （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F96500C/mol）（3）废电池糊状填充物加水处理后，过滤，滤液中主要有ZnCl2和NH4Cl，二者可通过_分离回收；滤渣的主要成分是MnO2、_和 ，欲从中得到较纯的MnO2，最简便的方法是 ，其原理是 。（4）用废电池的锌皮制备ZnSO47H2O的过程中，需去除少量杂质铁，其方法是：加稀硫酸和H2O2溶解，铁变为_，加碱调节至pH为 时，铁刚好完全沉淀（离子浓度小于110-5mol/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 ，原因是 。【答案】（1）MnO2eHMnOOH；Zn2MnO22HZn22MnOOH （2）0.05g（3）加热浓缩、冷却结晶；碳粉、MnOOH；在空气中加热；碳粉转变为CO2，MnOOH氧化为MnO2（4）Fe3；2.7；6；Zn2和Fe2分离不开；Fe（OH）2和Zn（OH）2的Ksp相近（3）废电池糊状填充物加水处理后，过滤，滤液中主要有氯化锌和氯化铵。根据表中数据可知氯化锌的溶解度受温度影响较大，因此两者可以通过结晶分离回收，即通过蒸发浓缩、冷却结晶实现分离。二氧化锰、铁粉、MnOOH均难溶于水，因此滤渣的主要成分是二氧化锰、碳粉、MnOOH。由于碳燃烧生成CO2，MnOOH能被氧化转化为二氧化锰，所以欲从中得到较纯的二氧化锰，最简便的方法是在空气中灼烧。（4）双氧水具有强氧化性，能把铁氧化为铁离子，因此加入稀硫酸和双氧水，溶解后铁变为硫酸铁。根据氢氧化铁的溶度积常数可知，当铁离子完全沉淀时溶液中铁离子浓度为105mol/L，则溶液中氢氧根的浓度，所以氢离子浓度是2103mol/L，pH2.7，因此加碱调节pH为2.7时铁刚好完全沉淀。Zn2浓度为0.1mol/L，根据氢氧化锌的溶度积常数可知开始沉淀时的氢氧根浓度为108mol/L，氢离子浓度是106mol/L，pH6，即继续加碱调节pH为6时锌开始沉淀。如果不加双氧水，则铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁，由于氢氧化亚铁和氢氧化锌的溶度积常数接近，因此在沉淀锌离子的同时亚铁离子也沉淀，导致生成的氢氧化锌不纯，无法分离开Zn2和Fe2。4（2018届陕西省西安市长安区高三教学质量检测）下图表示从废旧普通锌锰电池内容物中回收制备KMnO4等物质的一种工艺(不考虑废旧电池中实际存在的少量其他金属)。（1）KMnO4稀溶液是一种常用消毒剂，其消毒机理与下列物质相似的是_(填序号)。A双氧水 B75%酒精 C84消毒液(NaClO溶液) D苯酚（2）黑色固体混合物水浸时为提高浸出速率，常采用的措施为_（答出一条即可）。滤渣水洗灼烧后固体是一种黑色的化合物，操作a中得到熔块的主要成分是K2MnO4和KCl，该过程中发生反应的化学方程式为_。图中产物A是一种难溶于水的黑色固体，其化学式为_。（3）测定KMnO4产品的纯度可用标准Na2S2O3溶液进行滴定。配制250 mL0.100 0 molL-1标准Na2S2O3溶液，需要使用的玻璃仪器有烧杯、胶头滴管、量筒和_、_；取KMnO4配成溶液（酸化）后，用0.100 0 molL-1标准Na2S2O3溶液进行滴定，判断滴定至终点的现象为_。【答案】 AC 加热、将固体混合物粉碎、搅拌 3MnO2+KClO3+6KOH3K2MnO4+KCl+3H2O MnO2 玻璃棒 250 mL容量瓶 当滴入最后一滴标准液，溶液的紫红色恰好褪去，且半分钟内不变色（2）根据普通锌锰电池的组成，黑色固体混合物“水浸”后过滤得到的滤渣中主要含MnO2；MnO2与KClO3、KOH熔融时反应生成K2MnO4、KCl和H2O；向K2MnO4溶液中通入CO2生成KMnO4，Mn元素的化合价由+6价升至+7价，产物A是一种难溶于水的黑色固体，根据氧化还原反应的规律，化合物A的化学式为MnO2，K2MnO4与CO2反应生成KMnO4、MnO2和K2CO3。（3）配制250mL0.1000mol/L标准Na2S2O3溶液的步骤为：计算称量溶解冷却至室温转移洗涤初步振荡定容上下颠倒摇匀。需要使用的玻璃仪器有：烧杯、玻璃棒、量筒、250mL容量瓶、胶头滴管。KMnO4溶液本身呈紫红色，实验中不需要其他指示剂，滴定终点的现象为：当滴入最后一滴标准液，溶液的紫红色恰好褪去，且半分钟内不变色。5（2017届湖北省高三八校第二次联考）我国是干电池的生产和消费大国。某科研团队设计了以下流程对碱性锌锰干电池的废旧资源进行回收利用：已知：Ksp(MnS)=2.51013，Ksp(ZnS)=1.61024Mn(OH)2开始沉淀时pH为8.3,完全沉淀的pH为9.8碱性锌锰干电池是以锌粉为负极，二氧化锰为正极，氢氧化钾溶液为电解质。电池总反应为2MnO2+ Zn+2KOH= 2MnOOH+K2ZnO2，请写出电池的正极反应式_；为了提高碳包的浸出效率，可以采取的措施有_；(写一条即可)向滤液1中加入MnS的目的是_；已知MnSO4的溶解度曲线如图所示，从滤液2中析出MnSO4H2O晶体的操作是蒸发结晶、_、洗涤、低温干燥；为了选择试剂X，在相同条件下，分别用3 g碳包进行制备MnSO4的实验，得到数据如表1，请写出最佳试剂X与碳包中的主要成分发生反应的化学方程式_。工业上经常采用向滤液2中加入NaHCO3溶液来制备MnCO3，不选择Na2CO3溶液的原因是_；该科研小组利用EDTA(乙二胺四乙酸二钠，阴离子简写为Y2)进行络合滴定测定Mn2+在电池中的百分含量，化学方程式可以表示为Mn2+Y2=MnY。实验过程如下：准确称量一节电池的质量平均为24.00g，完全反应后，得到200.00mL滤液2，量取10.00mL滤液2稀释至100.00mL，取20.00mL溶液用0.0500molL1EDTA标准溶液滴定，平均消耗标准溶液22.00mL，则该方案测得Mn元素的百分含量为_。(保留3位有效数字)【答案】 MnO2+H2O +e= MnOOH+OH 适当的升温(或搅拌) 将溶液中的Zn2+转化为ZnS沉淀而除去 趁热过滤 H2O2+MnO2+H2SO4=MnSO4+2H2O+O2 或H2O2+ 2MnOOH+2H2SO4=2MnSO4+4H2O+O2 Na2CO3溶液的碱性强，容易产生Mn(OH)2的沉淀 25.2%有MnSO4的溶解度曲线可知MnSO4H2O在温度超过40后溶解度随温度的升高而降低，则将滤液2溶液蒸发结晶、趁热过滤、洗涤、并低温干燥防分解即可得到MnSO4H2O晶体；由表1可知选用30%的过氧化氢获得的MnSO4质量最高，则30%的过氧化氢为最佳试剂，与MnO2在酸性条件下发生反应的化学方程式为H2O2+MnO2+H2SO4=MnSO4+2H2O+O2或H2O2+ 2MnOOH+2H2SO4=2MnSO4+4H2O+O2；相同浓度的NaHCO3溶液和Na2CO3溶液，因CO32-的水解能力强于HCO3-，Na2CO3溶液的碱性强，更容易产生Mn(OH)2的沉淀；消耗EDTA的物质的量为0.0500molL10.022L=0.0011mol，则样品中Mn2+的物质的量为0.0011mol1002020010=0.11mol，Mn元素的百分含量为0.11mol55g/mol24.00g100%=25.2%。6实验室回收利用废旧锂离子电池正极材料锰酸锂（LiMn2O4）的一种流程如下：（1）废旧电池可能残留有单质锂，拆解不当易爆炸、着火，为了安全，对拆解环境的要求是_。（2）“酸浸”时采用HNO3和H2O2的混合液体，可将难溶的LiMn2O4转化为Mn(NO3)2、LiNO3等产物。请写出该反应离子方程式_。如果采用盐酸溶解，从反应产物的角度分析，以盐酸代替HNO3和H2O2混合物的缺点是_。（3）“过滤2”时，洗涤Li2CO3沉淀的操作是_。（4）把分析纯碳酸锂与二氧化锰两种粉末，按物质的量1：4混合均匀加热可重新生成LiMn2O4，升温到515时，开始有CO2产生，同时生成固体A，比预计碳酸锂的分解温度（723）低很多，可能的原因是_。（5）制备高纯MnCO3固体：已知MnCO3难溶于水、乙醇，潮湿时易被空气氧化，100开始分解；Mn(OH)2开始沉淀的pH=7.7。请补充由上述过程中，制得的Mn(OH)2制备高纯MnCO3的操作步骤实验中可选用的试剂：H2SO4、Na2CO3、C2H5OH：向Mn(OH)2中边搅拌边加入_。【答案】隔绝空气和水分2LiMn2O4+10H+3H2O2=2Li+4Mn2+3O2+8H2O反应生成Cl2，污染环境沿着玻璃棒向过滤器中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流出，重复操作23次MnO2作为催化剂，降低了碳酸锂的分解温度H2SO4溶液，固体溶解，加入Na2CO3，并控制溶液pH7.7，过滤，用少量的乙醇洗涤，低于100真空干燥【解析】（1）废旧电池可能残留有单质锂，锂化学性质活泼，锂可与空气中的O2和H2O反应，对拆解的要求是：隔绝空气和水分。（2）“酸浸”时采用HNO3和H2O2的混合液体，可将难溶的LiMn2O4转化为Mn（NO3）2、LiNO3等产物，LiMn2O4被还原成Mn（NO3）2，则H2O2被氧化成O2，反应中1molLiMn2O4参与反应得到3mol电子，1molH2O2失去2mol电子，根据得失电子守恒和原子守恒，反应的化学方程式为2LiMn2O4+10HNO3+3H2O2=2LiNO3+4Mn（NO3）2+3O2+8H2O，反应的离子方程式为2LiMn2O4+10H+3H2O2=2Li+4Mn2+3O2+8H2O。若采用盐酸溶解，盐酸作还原剂被氧化成Cl2，以盐酸代替HNO3和H2O2混合物的缺点是：反应生成Cl2，污染环境。（3）“过滤2”时，洗涤Li2CO3沉淀的操作是：沿着玻璃棒向过滤器中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流出，重复操作 23 次。（4）将分析纯碳酸锂与MnO2按物质的量1:4混合均匀升温到515时，开始有CO2产生，比预计的碳酸锂的分解温度低很多，可能的原因是：MnO2作为催化剂，降低了碳酸锂的分解温度。7（2017届四川省成都市高三第二次模拟考试）废旧无汞碱性锌锰电池可用于制造隐形战机的机身涂料MnxZn(1-x)Fe2O4，该电池工作反应原理为Zn+2MnO2+2H2O2MnO(OH)+Zn(OH)2。某化学小组利用废电池制涂料的工艺如下：A浸取：将去除表面塑料的旧电池加入水中浸取并过滤，滤液经操作a得KOH固体；B溶液：滤渣中加入过量稀硫酸和足量双氧水，至不再出现气泡时，过滤；C测成分：测步骤B中滤液成分，然后加入铁粉；D氧化：加入双氧水氧化；E.调pH：滴加氨水调pH，经结晶处理得MnxZn(1-x)Fe2O4。（1）浸取时的操作有 _。A拆解、粉碎旧电池 B降低温度 C搅拌 D加压（2）操作a为_。（3）溶渣时生成Mn2+的主要离子方程式为_。（4）若步骤C测得滤液中金属离子组成为：c(Mn2+) +c(Zn2+) =0.8mol/L， c(Fe2+ ) = 0. 1 mol/L。若滤液体积为lm3,要合成MnxZn(1-x)Fe2O4，需加入Fe粉质量为_kg(忽略体积变化）。（5）氧化时，因为分解所需双氧水的量比理论值大得多。其原因可能是温度过高；_。（6）最后一步结晶时，处理不当易生成MnFe2O4和ZnFe2O4。要制得MnxZn(1-x)Fe2O4，最后一步结晶时需注意_。（7）某小组构想用ZnSO4、MnSO4溶液为原料，以Fe作电极用电解法经过一系列步骤制得MnxZn(1-x)Fe2O4，则开始电解时阳极反应式为_。【答案】 A C 蒸发至有晶胶产生停止加热 2MnO(OH)+H2O2+4H+=2Mn2+O2+4H2O 84 生成Fe3+起催化作用促使H2O2分解 均匀结晶（或搅拌均匀） Fe-2e-=Fe2+8利用新方案和新工艺处理废旧铅酸蓄电池，可以达到节能减排、防治污染和资源循环利用的目的。一种处理铅酸蓄电池的流程如下：已知。Ksp(PbSO4)=1.610 -8) 和Ksp(PbCO3)=1.410-14（1）写出铅酸蓄电池放电时的总反应： _。（2）废旧电池的预处理时需要将电池放电完全，目的是_。（3）写出铅膏脱硫时的离子方程式_。（4）传统的铅蓄电池的处理工艺是将电池破碎后，洗涤，干燥，直接送入回转炉熔炼。而该工艺使用纯碱脱硫的显著优点是_。（5）已知芒硝(Na2SO410H2O)的溶解度曲线如下图所示，则从Na2SO4溶液中结晶出Na2SO4晶体的方法是加热结晶、_、用乙醇洗涤晶体。用乙醇不用水洗涤的原因是_。（6）应用电化学原理，将铅膏转化为铅可以非常清洁处理蓄电池，其原理是先用细菌将铅膏转换为PbS，再用氟硼酸铁浸出PbS，化学方程式为：PbS+2FeBF43=PbBF42+2FeBF42+S最后通过电解浸出液得到金属铅，电解后的溶液可以循环使用，写出电解的总反应方程式_。【答案】（1）Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O（2）将电极材料全部转换为PbSO4（3）PbSO4+CO32PbCO3 + SO42（4）可以减小污染，对环境友好（5）趁热过滤；防止生成芒硝晶体（6）PbBF42+2FeBF42 Pb+2FeBF43（5）根据芒硝(Na2SO410H2O)的溶解度曲线可知，芒硝的溶解度在313K之前随温度的变化较大，从Na2SO4溶液中结晶出Na2SO4晶体，加热结晶后需趁热过滤，用乙醇洗涤晶体可以防止生成芒硝晶体；（6）将铅膏转化为铅可以非常清洁处理蓄电池，其原理是先用细菌将铅膏转换为PbS，再用氟硼酸铁浸出PbS，化学方程式为：PbS+2FeBF43=PbBF42+2FeBF42+S，最后通过电解浸出液：PbBF42+2FeBF42，得到金属铅，过程为上述过程的逆过程，同时得到FeBF43，电解后的溶液可以循环使用，因此电解的总反应方程式为PbBF42+2FeBF42 Pb+2FeBF43。9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）回收二氯化锰。将废旧锌锰电池处理，得到含MnO(OH)混合物，向该混合物加入浓盐酸并加热，试写出MnO(OH)与浓盐酸反应的化学方程式： 。（2）制备锰锌铁氧体。锰锌铁氧体可用作隐形飞机吸收雷达波的涂料。一种以锌锰废电池为原料制备锰锌铁氧体的主要流程如下：除汞时，铁粉的作用是_ _（填“氧化剂”或“还原剂”或“吸附剂”）；MnxZn1xFe2O4中Fe元素为+3价，则Mn元素的化合价为 。（3）在不同pH下，KMnO4溶液对Hg的吸收率的影响及主要产物如下图。据图说明pH对Hg吸收率的影响规律 ；在强酸性环境下Hg的吸收率高的原因可能是 。（4）锰回收新方法。向含锰混合物加入一定量的稀硫酸、稀草酸，并不断搅拌至无气泡为止。其主要反应为：2MnO(OH)+ MnO2+2H2C2O4 +3H2SO4 = 3MnSO4+ 4CO2+6H2O每1molMnO2参加反应时，共有 mol电子发生转移。新方法的优点是 （答1点即可）。【答案】（11分）（1）2MnO(OH)+6HCl（浓）2MnCl2 + Cl2+ 4H2O（2）还原剂；+2（3）随pH的升高汞的吸收率先降低后增加；KMnO4在酸性条件下氧化性强（或其它合理答案）（2分）（4） 4；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）由图象可知，汞的吸收率随着pH的增大先降低后增加，在中性或碱性条件下KMnO4氧化性较低，而酸性条件下氧化性较强，所以作氧化剂时一般用酸性高锰酸钾溶液，故答案为：随pH的升高汞的吸收率先降低后增加；KMnO4在酸性条件下氧化性强；（4）已知2MnO（OH）+MnO2+2H 2C2O4+3H2SO4=3MnSO4+4CO2+6H2O，MnO22H 2C2O44CO2，碳元素从+3价升高到+4，转移1个电子，当生成4molCO2时转移4mol电子，所以1molMnO2参加反应时生成4molCO2，转移4mol电子，故答案为：4；分析回收工艺的优点从可操作性、产品的纯度、对环境的影响等方面分析，可知工艺流程简单；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，故答案为：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。10（2017届湖北省荆、荆、襄、宜四地七校高三上联考）锌锰电池（俗称干电池）在生活中的用量很大。其中普通锌锰电池的构造图如右图所示。回答下列问题：（1）电池放电时发生的主要反应为：Zn+2NH4Cl+2MnO2=Zn(NH3)2Cl2+2MnOOH，正极发生的主要反应是_。（2）下图表示从废旧普通锌锰电池除去锌壳和电极后的内容物中回收制备KMnO4等物质的一种工艺（不考虑废旧电池中实际存在的少量其他金属）。黑色固体混合物水浸时为提高浸出速率，常采用的措施为_（答两条）；得到滤液加入稀盐酸的作用为_。滤渣水洗灼烧后固体主要成份只有一种，操作a中得到熔块的主要成分是K2MnO4，该过程中发生反应的化学方程式为：_。图中产物的化学式分别为：A_、B_。（3）准确称量得到的KMnO4（不含能与草酸反应的杂质）3.160 g，放入小烧杯中，加水溶解后转移到200mL容量瓶中定容，在锥形瓶中用差量法称取0.6700 g无水草酸钠，加入足量硫酸溶液溶解，加热至7580。用已配制好的KMnO4溶液进行滴定，消耗溶液体积为22.50mL。已知Mr(Na2C2O4)=134 Mr(KMnO4)=158判断滴定终点的现象是_。KMnO4的纯度为_。【答案】（1）MnO2+NH4+e-=MnOOH+NH3；（2）加热、将固体混合物粉碎、搅拌；Zn(NH3)2Cl2+2HCl=ZnCl2+2NH4Cl，并抑制浓缩时发生水解；3MnO2+KClO3+6KOH3K2MnO4+KCl+3H2O；MnO2，NH4Cl；（3）当滴入最后一滴溶液，溶液变为浅红色且半分钟内不褪色；88.89%。得到滤渣为MnO2，根据的分析,NH4Cl不稳定受热易分解，遇冷重新生成NH4Cl，因此化合物B为NH4Cl，化合物C为ZnCl2；(3)利用高锰酸钾的强氧化性把草酸氧化，因此滴定终点的现象是：当滴入最后一滴溶液，溶液变为浅红色且半分钟内不褪色；根据得失电子数目守恒，n(KMnO4)（72）=n(Na2C2O4)2(43)，n(KMnO4)=0.672/(1345)mol=2103mol，高锰酸钾的质量分数为2103158200/(22.503.160)100%=88.89%。11I碱性锌锰干电池的总反应为Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2。该电池中，负极材料是_，正极反应式为_。以废旧锌锰干电池处理得到的混合物为原料制备锰锌铁氧体的主要流程如下图所示。请回答下列问题：（1）MnxZn1-xFe2O4中铁元素化合价为+3，则锰元素的化合价为_。（2）活性铁粉除汞时，铁粉的作用是_(填“氧化剂”或“还原剂”)。（3）除汞是以氮气为载气吹入滤液中，带出汞蒸气经KMnO4溶液进行吸收而实现的。在恒温下不同pH时，KMnO4溶液对Hg的单位时间去除率及主要产物如下图所示。写出pH=2时KMnO4溶液吸收汞蒸气的离子方程式_。在强酸性环境中汞的单位时间去除率高，其原因除氢离子浓度增大使KMnO4；溶液的氧化性增强外，还可能是_。（4）用惰性电极电解K2MnO4溶液制备KMnO4的装置如图所示。a应接直流电源的_(填“正”或“负”)极。已知25，两室溶液的体积均为100 mL，电解一段时间后，右室溶液的pH由10变为14，则理论上可制得_mol KMnO4 (忽略溶液的体积和温度变化)。【答案】IZn，MnO2+H2O+e=MnOOH+OH。（1）+2价。（2）还原剂。（3）5Hg+2MnO4-+16H 2Mn2+5Hg2+8H2O。Mn2对反应起催化作用，单位时间内去除率高。（4）正极。0.1mol 。【解析】试题分析：I根据碱性锌锰干电池的总反应Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2判断该电池中，负极发生氧化反应，电极反应式为Zn + 2OH- -2e- = Zn（OH）2，负极材料是Zn，正极反应式为MnO2+H2O+e=MnOOH+OH。（1）MnxZn1-xFe2O4中铁元素化合价为+3，根据化合价规则判断锰元素的化合价为+2价。（2）分析流程知活性铁粉除汞时，Hg2被还原为Hg，铁粉的作用是还原剂。（3）根据题给图像知pH=2时KMnO4溶液吸收汞蒸气生成Mn2和Hg2，反应的离子方程式为5Hg+2MnO4-+16H= 2Mn2+5Hg2+8H2O。在强酸性环境中汞的单位时间去除率高，其原因除氢离子浓度增大使KMnO4；溶液的氧化性增强外，还可能是生成的Mn2对反应起催化作用，单位时间内去除率高。（4）分析题给装置知左室K2MnO4发生氧化反应生成KMnO4，故左侧电极为电解池的阳极，a应接直流电源的正极。电解过程中阳极反应为MnO42e=MnO4-，阴极反应为2H2O + 2e- = H2 + 2OH-，已知25，两室溶液的体积均为100 mL，电解一段时间后，右室溶液的pH由10变为14，则生成OH的物质的量为0.1mol，理论上可制得0.1mol KMnO4 。12（2017届重庆市第一中学高三上期中）将废旧锌锰电池处理得到含锰混合物，既能减少它对环境的污染，又能实现废电池的资源化利用。. 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MnO（OH）与浓盐酸反应的化学方程式：_。. 锰回收新方法：向含锰混合物加入一定量的稀硫酸、稀草酸，并不断搅拌至无气泡为止，其主要反应为：2MnOOH + MnO2 + 2H2C2O4 + 3H2SO4 = 3MnSO4 + 4CO2 + 6H2O（2）与使用浓盐酸回收锰相比，新方法的优点是_（答1点即可）。（3）欲以MnSO4溶液为原料制备MnCO3，选用的加料方式_（填字母），原因是_。已知：Ksp（MnCO3）=2.31011、KspMn（OH）2=2.11013a. 将MnSO4溶液与Na2CO3溶液同时加入到反应容器中b. 将MnSO4溶液缓慢加入到盛有Na2CO3溶液的反应容器中c. 将Na2CO3溶液缓慢加入到盛有MnSO4溶液的反应容器中d. 以上三种方式都无法得到MnCO3. 现以含锰混合物为原料制备锰锌铁氧体的主要流程如图l所示：请回答下列问题：（4）MnxZn1xFe2O4中铁元素化合价为+3，则锰元素的化合价为_。（5）活性铁粉除汞时，铁粉的作用是_（填“氧化剂”或“还原剂”）。（6）酸浸时，MnO2与H2SO4、H2O2反应的离子方程式为_。（7）除汞是以氮气为载气吹入滤液中，带出汞蒸气经KMnO4溶液进行吸收而实现的。在恒温下不同pH时，KMnO4溶液对Hg的单位时间去除率及主要产物如图2所示：写出pH=10时KMnO4溶液吸收汞蒸气的离子方程式_。在强酸性环境中汞的单位时间去除率高，其原因除氢离子浓度增大使KMnO4溶液的氧化性增强外，还可能是_。【答案】（1）2MnO（OH）+6HCl2MnCl2+Cl2+4H2O（2分）（2）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（2分）（3）c（1分）避免生成Mn（OH）2（2分）（4）+2（1分）（5）还原剂（1分）（6）MnO2+H2O2+2H+=Mn2+O2+2H2O（2分）（7）3Hg+2MnO4-+4H2O=3Hg2+2MnO2+8OH-（2分）Mn2+作了催化剂（2分）（4）设Mn元素的化合价为y，MnxZn1xFe2O4中Fe元素为+3价，根据正负化合价的代数和为0，有yx+2（1-x）+32-24=0，解得y=2，故Mn元素的化合价为+2价；（5）铁粉具有还原性，能把汞离子还原为汞单质，所以铁粉的作用是还原剂；（6）酸浸时，MnO2与H2SO4、H2O2反应的离子方程式为MnO2 + H2O2 + 2H+ = Mn2+ + O2+ 2H2O；（7）写出pH=10时KMnO4溶液吸收汞蒸气的离子方程式3Hg + 2MnO4- + 4H2O = 3Hg2+ + 2MnO2 + 8OH-；在强酸性环境中汞的单位时间去除率高，其原因除氢离子浓度增大使KMnO4溶液的氧化性增强外，还可能是Mn2+作了催化剂。13锂离子电池广泛用作便携式电源，其正极材料是决定锂离子电池可逆容量与循环寿命的关键因素之一。锂二次电池一般以LiCoO2、LiFePO4等为正极材料，以石墨碳为负极材料，以溶有LPF6、LiBF4等的碳酸二乙酯(DEC)为电解液。充电时，Li+从正极层状氧化物的晶格间脱出进入有机电解液，有机电解液中的Li+则进入负极，得电子后以原子形式嵌入到石墨材料的晶格中，即:6C+xLi+xe-=LixC6，如图所示:（1）如图所示，已知该电池电极总反应:LiCoO2+CLi1-xCoO2+CLix，充电时，该电池的正极上的反应为_。（2）放电时负极材料质量_(填“增加”、“减小”或“不变”)（3）在实验室中，可用下列方案从废旧锂离子电池的正极材料中(主要含有LiCoO2、炭粉及少量Al、Fe等)回收钴和锂。溶解过程中，通入SO2时所发生反应的化学方程式为_；除杂过程中，所得沉淀的主要成分是_；(写化学式)常温下，已知KspCo(OH)2=1.0910-15，若沉淀钴时pH=9.5，则溶液中Co2+是否沉淀完全?请列式计算说明。 _。【答案】 LiCoO2xeLi(1x)CoO2xLi+ 减小 2LiCoO2SO22H2SO4Li2SO42CoSO42H2O Fe(OH)3、Al(OH)3 c(Co2+)1.09106 mol/L1105 mol/L，沉淀完全【解析】本题主要考查原电池原理。（1）该电池充电时，正极LiCoO2失去Li+，正极上的反应为LiCoO2xeLi(1x)CoO2xLi+。（2）放电时负极材料失去Li+而质量减小。14锂离子电池的广泛应用使得锂电池的回收利用一直是科学家关注的焦点。磷酸铁锂则是锂电池中最有前景的正极材料，磷酸铁是其前驱体，充放电时可以实现相互转化。某研究性小组对废旧锂离子电池正极材料(图中简称废料，成份为LiFePO4、碳粉和铝箔)进行金属资源回收研究，设计实验流程如下：已知：FePO4可溶于稀H2SO4，不溶于水和其他的酸。Li2SO4、LiOH和Li2CO3在273K下的溶解度分别为34.2g、22.7g和1.54g373K下，Li2CO3的溶解度为0.72gKspAl(OH)3=10-32 KspFe(OH)3=410-38（1）可以提高操作1浸出率的方法有(写出3种) 。（2）完成操作3中的离子方程式： 。（3）该锂电池充电时的正极反应式： 。（4）操作4中应选择试剂 将溶液调节pH值至 。（5）沉淀C的成分 （6）磷酸铁也可以通过电解法制备，如右图，请完成制备过程的总反应离子方程式： 。【答案】（1）升温，搅拌，增大浓度，增加时间等；（2）2LiFePO4+H2O2+2H+2Fe3+2Li+2PO43-+2H2O（3）FePO4 + Li+ + e- LiFePO4（4）NaOH PH大于等于3.2（5）Li2CO3 （6） Fe2+2H2O2+2PO43-2FePO4+2H2O+O2（4）滤液B中含有硫酸铁，操作4是将铁离子沉淀的过程，可以选择试剂氢氧化钠，KspFe(OH)3=410-38，根据溶解平衡方程式，有c(OH-)=10-11=1.587410-11，因此调节pH至3.2以上；（5）根据流程图，和信息，沉淀C为Li2CO3；（6）通过电解法制备磷酸铁，阳极铁与溶液中的双氧水和磷酸二氢铵反应生成磷酸铁和氧气，反应的离子方程式为Fe2+2H2O2+2PO43-2FePO4+2H2O+O2。15废旧物的回收利用既有利于节约资源，又有利于保护环境。某研究小组同学以废旧锌锰干电池为原料，将废旧电池含锌部分转化成ZnSO47H2O，含锰部分转化成纯度较高的MnO2，将NH4Cl溶液应用于化肥生产中，实验流程如下：（1）操作中所用的加热仪器应选 （选填“蒸发皿”或“坩埚”）。（2）将溶液A处理的第一步是加入氨水调节pH为9，使其中的Fe3+和Zn2+沉淀，请写出氨水和Fe3+反应的离子方程式 。（3）操作是为了除去溶液中的Zn2+。已知25时，NH3H2O的KbZn2+完全沉淀的pHZn(OH)2溶于碱的pH1.81058.911由上表数据分析应调节溶液pH最好为 （填序号）。a9 b10 c11 （4） MnO2精处理的主要步骤：步骤1：用3%H2O2和6.0mol/L的H2SO4的混和液将粗MnO2溶解，加热除去过量H2O2，得MnSO4溶液（含少量Fe3+）。反应生成MnSO4的离子方程式为 ；步骤2：冷却至室温，滴加10%氨水调节pH为6，使Fe3+沉淀完全，再加活性炭搅拌，抽滤。加活性炭的作用是 ；步骤3：向滤液中滴加0.5mol/L的Na2CO3溶液，调节pH至7，滤出沉淀、洗涤、干燥，灼烧至黑褐色，生成MnO2。灼烧过程中反应的化学方程式为 。（5） 查文献可知，粗MnO2的溶解还可以用盐酸或者硝酸浸泡，然后制取MnCO3固体。在盐酸和硝酸溶液的浓度均为5mol/L、体积相等和最佳浸泡时间下，浸泡温度对MnCO3产率的影响如图4，由图看出两种酸的最佳浸泡温度都在 左右；在最佳温度、最佳浸泡时间和体积相等下，酸的浓度对MnCO3产率的影响如图5，由图看出硝酸的最佳浓度应选择 mol/L左右。【答案】（15分）（1）坩埚（1分） （2）Fe3+ 3NH3H2O = Fe(OH)3+ 3NH4+(2分)(3)a （2分） (4)MnO2+ H2O2+ 2H+= Mn2+ 2H2O + O2(2分)吸附聚沉，有利于氢氧化铁形成较大颗粒沉淀（2分）2MnCO3+ O2= 2MnO2+ 2CO2（2分）(5)60（2分,57-63都正确） 6（2分，5.76.3都正确）（4）反应原理为在酸性条件下， MnO2将H2O2氧化为O2，自身被还原为MnSO4，该反应的反应物为H2O2，MnO2，H2SO4，生成物是MnSO4，O2，H2O，写成离子方程式为H2O2+MnO2+2H+= Mn2+O2+2H2O。活性炭的作用是吸咐，据题意“使Fe3+沉淀完全”可知，Fe3+生成Fe（OH）3被活性炭吸咐形成较大颗粒而聚沉。据题意，滤液中Mn2+与Na2CO3反应生成MnCO3沉淀，经灼烧生成MnO2，很显然MnCO3被氧化为MnO2，因此反应还要O2参加，同时还有CO2生成。（5）从两张图片上很容易看出在60附近MnO2产率最大，硝酸的最佳浓度是6mol/L。16废铅蓄电池量急速增加所引起的铅污染日益严重。工业上从废铅蓄电池的铅膏中回收铅的工艺流程如下：(1)铅蓄电池的总反应为Pb+ PbO2+2H2SO4 =2PbSO4+2H2O，该蓄电池放电时的负极反应式为_，放电后该电极质量_（填“增大”“减小”或“不变”）。(2)步骤中加入Na2SO3的作用是_。(3)写出步骤证明PbCO3沉淀已经洗涤干净的实验操作方法：_。(4)若用NH4HCO3和NH3H2O为脱硫转化剂，也可对上述流程中的含铅渣泥进行处理。如图是NH4 HCO3和NH3H2O用量对含铅渣泥中脱硫率的影响：从图形可以看出，应选择NH4HCO3和NH3H2O用量为理论用量的_倍。该条件下步骤从母液可获得副产品为_ 。(5)步骤使用纯铅和粗铅作电极，PbSiF6作电解质，可进行粗铅精炼。则阳极的电极材料是_，阴极的电极反应式为_。【答案】（1）Pb-2e-+ SO42-=PbSO4(2分)；增大（1分）（2）作为还原剂将PbO2还原（或其他合理答案）（2分）（3）取少许最后一次洗涤液于试管中，滴入过量盐酸后，再滴入少量氯化钡溶液，若无沉淀产生，则证明已经洗涤干净（3分）；（4）2； (NH4)2SO4（各2分）（5）粗铅（1分）；Pb2+2e- =Pb(2分)17 （2017届广西省南宁二中等三校高三上8月联考）锂离子电池的广泛应用使得锂电池的回收利用一直是科学家关注的焦点。磷酸铁锂是锂电池中最有前景的正极材料，磷酸铁是其前驱体，充放电时可以实现相互转化。某研究性小组对废旧锂离子电池正极材料(图中简称废料，成份为LiFePO4、碳粉和铝箔)进行金属资源回收研究，设计实验流程如下：已知： FePO4可溶于稀H2SO4，不溶于水和其他的酸。 Li2SO4、LiOH和Li2CO3在273K下的溶解度分别为34.2g、22.7g和1.54g，在373K下，Li2CO3的溶解度为0.72g KspAl(OH)3=10-32 KspFe(OH)3=410-38（1）操作1为： 。（2）滤液A中通入过量CO2的化学方程式为： 。（3）可以提高操作1浸出率的方法有(写出3种) 。（4）完成操作3中的离子方程式： 。（5）该锂电池充电时的阳极反应式： 。（6）操作4中应选择试剂： 。（7）沉淀C的成分： 。【答案】（1）过滤（2）CO2+2H2O+NaAlO2NaHCO3+Al(OH)3（3）升温，搅拌，增大浓度，增加时间等；（4）2LiFePO4+H2O2+2H2Fe+2Li+2PO4+2H2O（5）LiFePO4 e- FePO4 + Li（6）NaOH （7）Li2CO318锂离子电池的广泛应用使得锂电池的回收利用一直是科学家关注的焦点。磷酸铁锂是锂电池中最有前景的正极材料，磷酸铁是其前驱体，充放电时可以实现相互转化。某研究性小组对废旧锂离子电池正极材料(图中简称废料，成份为LiFePO4、碳粉和铝箔)进行金属资源回收研究，设计实验流程如下：已知： FePO4可溶于稀H2SO4，不溶于水和其他的酸。 Li2SO4、LiOH和Li2CO3在273K下的溶解度分别为34.2g、22.7g和1.54g，在373K下，Li2CO3的溶解度为0.72g KspAl(OH)3=10-32 KspFe(OH)3=410-38（1）操作1为： 。（2）滤液A中通入过量CO2的化学方程式为： 。（3）可以提高操作1浸出率的方法有(写出3种) 。（4）完成操作3中的离子方程式： 。（5）该锂电池充电时的阳极反应式： 。（6）操作4中应选择试剂： 。（7）沉淀C的成分： 。【答案】（1）过滤（2）CO2+2H2O+NaAlO2NaHCO3+Al(OH)3（3）升温，搅拌，增大浓度，增加时间等；（4）2LiFePO4+H2O2+2H2Fe+2Li+2PO4+2H2O（5）LiFePO4e- FePO4 + Li（6）NaOH （7）Li2CO3（4）正极废料中LiFePO4、碳粉和铝箔在加入氢氧化钠溶液时，铝被溶解，滤渣A中含有LiFePO4、碳粉，在操作3中LiFePO4被双氧水氧化，反应的离子方程式为2LiFePO4+H2O2+2H+2Fe3+2Li+2PO43-+2H2O。（5）该锂电池充电时的阳极发生氧化反应，电极反应式为LiFePO4e- FePO4 + Li+。（6）滤液B中含有硫酸铁，操作4是将铁离子沉淀的过程，可以选择试剂氢氧化钠。（7）根据流程图和信息，沉淀C为Li2CO3。
展开阅读全文