无机化学实验二十 废干电池的综合利用.doc

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1、实验二十废干电池的综合利用（设计实验）[实验目的]1.进一步熟悉无机物的实验室提取、制备、提纯、分析等方法与技能；2.学习实验方案的设计；3.了解废弃物中有效成分的回收利用方法。　[实验原理与材料准备]日常生活中用的干电池主要为锌锰干电池，其负极是作为电池壳体的锌电极，正极是被MnO2(为增强导电能力，填充有碳粉)包围着的石墨电极，电解质是氯化锌及氯化铵的糊状物，其结构如图1所示。其电池反应为：Zn+2NH4Cl+2MnO2=Zn(NH3)2Cl2+2MnOOH在使用过程中，锌皮消耗最多，二氧化锰只起氧化作用，氯化铵作为电解质没有消耗，炭粉是填料。因而回收处理废干电池可以获

2、得多种物质，如铜、锌、二氧化锰、氯化铵和炭棒等，实为变废为宝的一种可利用资源。回收时，剥去废干电池外层包装纸，用螺丝刀撬去顶盖，用小刀除去盖下面的沥青层，即可用钳子慢慢拔出炭棒(连同铜帽)，取下铜帽集存，可作为实验或生产硫酸铜的原料。炭棒留作电极使用。　图1锌-锰电池构造图1.火漆；2.黄铜帽；3.石墨；4.锌筒；5.去极剂；6.电解液+淀粉；7.厚纸壳用剪刀把废电池外壳剥开，取出里面的黑色物质，它是二氧化锰、炭粉、氯化铵、氯化锌等的混合物。把这些黑色物质倒入烧杯中，加入蒸馏水（按每节1#电池加入50mL水计算），搅拌溶解，澄清后过滤。滤液用以提取氯化铵，滤渣用以制备MnO

3、2及锰的化合物，电池的锌壳可用以制锌粒及锌盐。（请同学利用课外活动时间预先分解废干电池）剖开电池后，从下列三项中选做一项。[实验内容]1.从黑色混合物的滤液中提取氯化铵1.1要求(1)设计实验方案，提取并提纯氯化铵。(2)产品定性检验：A.证实其为铵盐；B.证实其为氯化物；C.判断有否杂质存在。*(3)测定产品中NH4Cl的百分含量。（不作要求）1.2提示已知滤液的主要成分为NH4Cl和ZnCl2，两者在不同温度下的溶解度见表1。表1.NH4Cl、ZnCl2在不同温度下的溶解度(g/100g水)T/K273283293303313333353363373NH4Cl29.43

4、3.237.231.445.855.365.371.277.3ZnCl2342363395437452488541—614氯化铵在100℃时开始显著地挥发，338℃时离解，350℃时升华。2．从黑色混合物的滤渣中提取MnO22.1要求(1)设计实验方案，精制二氧化锰。(2)设计实验方案，验证二氧化锰的催化作用。(3)试验MnO2与盐酸、MnO2与KMnO4的作用。2.2提示黑色混合物的滤渣中含有二氧化锰、炭粉和其它少量有机物。用少量水冲洗，滤干固体，灼烧以除去炭粉和有机物。粗二氧化锰中尚含有一些低价锰和少量其它金属氧化物，应设法除去，以获得精制二氧化锰。纯二氧化锰密度5.0

5、3g/cm-3，535℃时分解为O2和Mn2O3，不溶于水、硝酸及稀H2SO4。取精制二氧化锰做如下试验：(1)催化作用二氧化锰对氯酸钾热分解反应有催化作用。(2)与浓HCl作用二氧化锰与浓HCl发生如下反应：MnO2+4HCl=MnCl2+Cl2↑+2H2O注意：所设计的实验方法（或采用的装置）要尽可能避免产生实验室空气污染。(3)MnO42-的生成及歧化反应在大试管中加入5mL0.002mol/LKMnO4及5mL2mol/LNaOH溶液，再加入少量所制备的MnO2固体。3.由锌壳制取七水硫酸锌3.1要求(1)设计实验方案，以锌单质制备七水硫酸锌。(2)产品定性检验：A

6、.证实硫酸盐；B.证实为锌盐；C.不含Fe3+、Cu2+。3.2提示将洁净的碎锌片以适量的酸溶解。溶液中有Fe3+、Cu2+杂质时，设法除去。七水硫酸锌极易溶于水（在15℃时，无水盐为33.4%），不溶于乙醇。在39℃时溶于结晶水，100℃开始失水。在水中水解呈酸性。