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垃圾主要分为生活垃圾、建筑垃圾和工业垃圾三大类。垃圾的危害与处理已成为世界性难题。如一节纽扣电池的有害物质能污染60万方水,一节镍镉电池烂在地里可使一平方米土地失去利用价值。据报道,我国科学家根据干电池各组成物质的化学性质,采用湿法工艺技术回收有用物质,废旧电池不仅得到了有效的处理,防止了污染环境,同时又可回收有用物质,其有关成分可基本全部回收,解决了多年来干电池的回收利用问题。

(1)常见的干电池为锌锰干电池,电池总反应为Zn+2+2MnO2====Zn2++2NH3↑+H2O+Mn2O3

①写出电极反应式:正极__________,负极__________。②干电池用久了就会变软,其原因是__________。

(2)采用湿法工艺技术,可回收的化工原料有__________。

(3)为保护环境,应提倡使用环保电池。燃料电池是一种环保电池,如氢氧燃料电池、甲烷燃料电池等。甲烷燃料电池是将两根铂丝插入KOH溶液,再向两极通入氧气和甲烷气体所组成。该电池放电时发生的总反应为CH4+2KOH+2O2====K2CO3+3H2O,下列说法错误的是__________。

A.通甲烷的一极为负极,通氧气的一极为正极

B.放电时,通入氧气一极附近溶液pH升高

C.放电一段时间后,KOH的物质的量浓度不发生变化

D.通甲烷一极发生的电极反应:CH4+10 OH--8e-====+7H2O

答案

解析:(1)已知电池的总反应方程式为:

    Zn+2MnO2+====Zn2++Mn2O3+2NH3↑+H2O

    而该电池放电时,负极反应式为:

    Zn-2e-====Zn2+

    则由电池的总反应方程式减去负极反应式,可以得出正极反应式为:

    2MnO2+2+2e-====Mn2O3+2NH3↑+H2O

    随着原电池反应的不断进行,锌不断消耗,越来越薄,且反应过程中不断有水产生,故用久了干电池就会变软。

(2)锌锰干电池是普遍使用的化学电源,其中含有MnO2、NH4Cl、ZnCl2等物质的糊状物。它以锌筒为负极材料,石墨为正极材料。由电极反应可知干电池使用后有三氧化二锰生成,在碱性条件下Zn2+可生成Zn(OH)2,Zn(OH)2不稳定,受热分解生成ZnO。

(3)由电池总反应,可知甲烷被氧化,通入甲烷的一极为负极,电极反应式为CH4+10 OH--8e-====+7H2O,该极附近OH-浓度减小,pH降低。通入氧气的一极为正极,电极反应为O2+2H2O+4e-====4 OH-,该极附近OH-浓度增大,pH增大。

答案:(1)①2MnO2+2+2e-====Mn2O3+2NH3↑+H2O  Zn-2e-====Zn2+

②有水产生,锌筒变薄

(2)二氧化锰、三氧化二锰、氧化锌、铜以及碳棒、氯化铵  (3)C

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