废干电池的综合利用实验设计方案(修改后)

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1、废干电池的综合利用实验设计方案一、实验目的1.了解废旧干电池对环境的危害及其有效成分的利用方法。2.掌握无机物的提取，制备，提纯，分析等方法与技能。3.学习实验方案的设计。二、实验原理锌锰电池的构造图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-厚纸壳日常生活中所用的干电池为锌锰电池。其负极为电池壳体的锌电池，正极是被二氧化锰(为增弹导电性,填充有碳粉)包围的石墨电极,电解质是氯化锌及氯化铵的糊状物。电池反应为：Zn+2NH4Cl+2MnO2→Zn(NH3)Cl2+2MnO

2、OH.在使用过程中，锌皮消耗最多，二氧化锰只起氧化作用，氯化铵做为电解质没有消耗，碳粉为填料，电池里黑色物质为二氧化锰，碳粉，氯化铵，氯化锌，氯化锰的混合物，使其混合物溶于水，滤液为NH4Cl,ZnCl2,MnCl2,混合物，滤渣为二氧化猛、碳粉及其它少数有机物，加热可除去碳粉和其他少数有机物，加酸溶解可分离出碳粉。锌皮可以与H2SO4反应：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2将溶液用NaOH调节PH=8使Zn2+完全沉淀，以达沉淀最大量，再加入稀硫酸，控制PH=4，此时Zn(OH)2溶解,最后将滤液酸化，蒸发浓缩，结晶，

3、即得ZnSO4·7H2O。ZnSO4+2NaOH=Zn(OH)2+Na2SO4ZnSO4+7H2O=ZnSO4.7H2O依靠NH4Cl和ZnCl2混合溶液溶解度不同，可以从中回收NH4Cl。NH4Cl和ZnCl2各温度下的溶解度：温度/K273283293303313333353363373氯化铵29.433.237.231.445.855.365.671.277.3氯化锌342363359437452488541581614NH4Cl在100摄氏度挥发，338摄氏度开始分解，350摄氏度升华。利用氯化铵溶解度的特点，通

4、过反复抽提来提纯产品纯度。氯化铵与甲醛作用生成六亚甲基四胺和盐酸，后者用NaOH标准液滴定，便可求出产品中NH4Cl的含量，反应式为：4NH4Cl+6HCHO→(CH2)6N4+4HCl+6H2O测定结果可以按下式计算：W(氯化铵)=*100%在二氧化锰产品中加入一定过量草酸，及在硫酸的作用下沸水浴中溶解，用高锰酸钾滴定多余的草酸到终点为粉红色，即可间接测定二氧化锰含量。反应式为：MnO2+H2C2O4+H+→Mn2++CO2↑+4H2O2MnO4-+5H2C2O4+6H+→2Mn2++10CO2↑+8H2O本实验流程如

5、图：纸等杂物滤液氯化锰、氯化锌、氯化铵过滤废电池黑色粉体滤渣二氧化锰、碳粉锌皮硫酸锌七水硫酸锌二、实验仪器和药品：仪器：天平，电子天平，50ml、100ml、200ml、300ml、500ml烧杯个一个，滴定管，布氏漏斗，吸滤瓶，称量瓶，抽滤装置，蒸发皿，滤纸，普通漏斗，电炉，滴瓶，滴液台，容量瓶，下口瓶，移液管，表面皿，螺丝刀，剪刀，PH纸，电炉装置，玻璃棒，坩埚钳等主要药品：2个废电池，广泛PH试纸，2mol/l浓硫酸，6mol/L盐酸，1：1盐酸，2mol/l和0.2mol/l氢氧化钠两份，1：1氨水，邻苯二甲酸氢

6、钾，（K4[Fe[CN]6]），六亚甲基四胺，硝酸银，草酸钠，蒸馏水，3%双氧水，50%甲醛，酚酞指示剂，未标定的高锰酸钾，未标定的EDTA，二甲基酚橙指示剂，Na2C2O4，等。三．实验步骤1、材料的准备剪开电池，取下塑料垫圈和铁帽，通过机械分离，得锌皮和黑色固体粉末。剪下锌皮，其黑色粉末洗净置于烧杯中称重待用，用蒸馏水冲洗干净碳棒和锌皮上的黑色粉末。取20克黑色粉末放入200ml烧杯中，加入150ml蒸馏水加热溶解，充分搅拌，固体全部溶解后，然后抽滤并水洗3次，滤液放到烧杯中用酒精灯加热浓缩到有晶体液膜（在加热到溶液

7、只有一半的时候改用水浴加热）抽滤得氯化铵，氯化锌，氯化锰混合物称量，待用来分析各含量。2．MnO2纯度的定量测定（KMnO4反滴定法）：A.0.02mol·L-1KMnO4标准溶液的配制和标定方法：标定：分别称取草酸钠0.15--0.2g/份溶于三个250mL锥形瓶中，分别加去离子水30mL及15mL2mol·L-1H2SO4，加热至75-80。C至瓶口冒热气，趁热用待标定的KMnO4溶液进行滴定，滴定至溶液呈微红色，不退色后记下所用体积，平行滴定三次。计算出KMnO4标准溶液的准确浓度。B.分别称取MnO2约0.3g/

8、份于三个锥形瓶中，分别加入草酸钠0.3--0.35g,再分别加入30mL去离子水和10mL(2mol·L-1）H2SO4,后再电热炉上加热不超过90.C,趁热用高锰酸钾进行滴定，记下所用体积。WMnO2=(mH2C2O4/MH2C2O4-5/2CKMnO4*VKMnO4)*MMnO2/m*100%3．NH4Cl纯度的