当前位置：文档之家 › 实验

实验

  • 格式：doc
  • 大小：160.50 KB
  • 文档页数：5

废旧电池回收二氧化锰 研究背景 锌二氧化锰电池是一次电池的代表，自问世一百多年来，随着科学的进步，其电池材料、结构、生产工艺和性能得到了很大改善。从勒克朗谢第一次发明的湿电池到今天的碱性锌锰电池，锌锰电池仍是使用最广，产值最大的一次电池，碱性锌锰电池在发达国家市场上目前已占绝对优势，在某些场合甚至可取代一次锂电池。但是，废旧一次电池对环境的污染和对人类健康的危害同时也引起了人们的普遍关注，本实验是回收废旧电池中的二氧化锰提纯制取碳酸锰。

药品与试剂 抗败血酸，碳酸氢铵，过氧化氢（3%的浓度大约0.88mol/L），指示剂（溴百里酚蓝6.0~7.6，中性红6.8~8.0，酚红6.8~8.0或甲酚红7.2~8.8）

实验原理 二氧化锰主要存在于碱性锌锰电池的正极电芯里，碱性锌锰电池的组成： 电解二氧化锰80%~85% 片状石墨与其他导电物质8%~15% 氢氧化钾溶液7·9mol/L，10%~15% 黏结剂及其他添加物0.3%~4% 其中有二氧化锰大约至多4.25g（M（MnO2）=86.94g/mol）,即0.05mol。大约消耗3%过氧化氢57mL， 电解氧化锰纯度很高，可以不用过多考虑重金属离子的影响。

碱性电池正极工作原理： MnO2+H2O+e-→MnOOH+OH-； MnOH+H2O+e-→Mn(OH)2+OH-

对于样品中锰的溶解，可以用盐酸、硫酸、硝酸与其进行反应，还可用苯胺。虽然工业上主要用硫酸溶解，但若用硫酸去溶解需要加热且花费时间长，不太合适。工业上还原四价锰还有使用高温还原性气体还原，且回收旧电池时，电池中的碳棒可以用来还原MnO2,节约成本，不过所需设备复杂，还原后需用保护气体防止二价锰被氧化，不适于实验室制备，所以不采用。只有盐酸比较理想，反应快而且彻底，但所生成的氯气是有毒的。 再选用过氧化氢进行尝试。其反应方程为： M n O2 + H2 O2+ 2HNO 3 = M n(NO3 ) 2+ O2十+2 H 2 O 注：用硝酸、过氧化氢和废锌锰干电池制得的待用样品原料硝酸锰，再与碳酸钾反应生成碳酸锰，经干燥灼烧得目的产物MnO ，纯度为92．84 %，收率为76．5 %。 废旧电池的回收和利用 取少许样品到圆底烧瓶 中， 加入适量硝酸 ( 6 mol ／L ) ， 在酸性条件下 ， 滴加过量过氧化 氢溶液( 3 % ) 进行反应。反应彻底，速度快，生成无毒无污染的氧气， 反应后的溶液清亮 。需要注意的是： 过氧化氢的滴加需分批定量进行 ，以避免反应过于剧烈反应不需加热。采用过氧化氢和硝酸可以有效解决样品的 溶解问题，因此选用过氧化氢和硝酸作为溶解样品的试剂。

制备碳酸锰 对废旧锌锰电池进行初步处理制得固体的偏磁体材料MnOx ，加酸、水及少许双氧水，加热溶解，冷却过滤的滤液经加稀氨水。除去Fe ，然后在滤液中加碳酸氢钠或碳酸氢铵溶液，把溶液p H调节为7～8，得白色沉淀，加热赶尽二氧化碳，沉淀经过滤、洗涤、烘干等工序，得到肉色碳酸锰。 由于二价锰在碱性条件下易被氧化，所以沉淀时要控制PH6.8~7.4，并加抗败血酸防止被氧化。

实验步骤 1、称取含二氧化锰的电池中混合物大约5克。 2、溶解并还原二氧化锰 取混合物，将其放入一个250mL烧杯中，向其中加入大约 30 mI 硝酸(6 mol ／L)溶液。准备过氧化氢（3%）80mL,再分批 向烧杯加1 0 mL过 氧化氢 ( 3 %) 溶液（若反应不是非常剧烈，可加15mL）。每次滴加后 ，搅拌，放置一段时间待反应缓和时再进行 下一次滴加 ，不再有气泡冒出时可认为反应完全，过滤（若无沉淀可以略去），得到的澄清透明的滤液即为硝酸锰。 3、制备过滤并提纯碳酸锰沉淀 碳酸氢铵溶液的制备13g碳酸氢铵加入60mL去离子水溶解（可加热），搅拌，待碳酸氢铵完全溶解后。用氨水调 PH值为 8～9，用试纸测。 在硝酸锰溶液中加入少量败血酸，混合均匀后将碳酸氢铵溶液边搅拌，变缓慢加入。边缓慢加入混合后用砂芯漏斗抽滤过滤出沉淀,并在80~90度时热风干燥，称得产物的质量。 4、测定碳酸锰百分含量 称样品0.18g左右，称准至0.0002g。加水20mL，滴加6mol/L盐酸，水浴加热至样品溶解。必要时加1~2滴过氧化氢至暗色褪去，再加水100mL，2mL10%盐酸羟胺溶液，用0.05MEDTA标准液滴定，近终点时，加10mL氨- ---氯化铵溶液（PH=10），5滴铬黑T。继续滴定由紫红色变至纯蓝色。

锌锰电池的工业主要回收方法： 锌锰电池是用量最大的民用一次电池，许多国家并不强制回收，而是限制其中的汞含量，实现无汞化，如美国已将这类电 池从危险品管理改为按普通固体废物垃圾处理。这主要是因为这类电池实现低、无汞化后，对环境的影响很小。目前，国际上应用较广泛的废旧锌锰电池回收技术，主要可归为湿法冶金和火法冶金两种方法，它们的比较见表1 。 锌锰电池尤其是碱性电池的发展趋势： 1·降低汞含量，并彻底实现无汞化，以消除环境污染。2·进一步提高容量和密封性能。3·提高寿命并使之更加持久耐用。4·研究和开发可充式碱锰电池。5·纳米科学将在锌锰电池领域得到广泛应用，因为锌锰电池的大电流放电对表面性质要求很高，其次纳米科学可以增加电池的容量。6·由于世界对环保的日益关注，生产无重金属污染的产品和电池的回收也将得到人们更多的重视和投入。7·随着电子产品的使用日益增多，预计锌锰电池在21世纪的前20年仍会有较大发展。

参考文献 [1] 陈军 陶占良 苟兴龙 ，《化学电源》，化学工业出版社2006,1,1 [2] 废旧电池的回收和利用 张丽芳 ( 北京石油化工学院化学工程系，北102617 ) 北京石油化工学院学报第1 4卷第3期2 0 0 6年9月 [3]废旧电池回收技术的现状 李 芸 ， 赵 彦 <>中图分类号： T M9 1 1．1 ， T M9 1 2 文献标识码： A 文章编号： 1 0 0 1 —1 5 7 9 [ 2 0 0 7 ) 0 6 —0 4 7 4—0 2 [4] 高纯碳酸锰的制备研究 钟国清 蒋礼懵 无机盐工业 第六期

用废电池锌片制备硫酸锌 实验思路 针对本实验存在的突出问题，本实验的改进应从锌的溶解问题着手，同时兼顾其它问题。为此，采用稀硫酸溶解回收废电池的锌皮，以制取硫酸锌（实际产品为七水合硫酸锌H SO ·7HO 晶体）。反应式如下： Zn + H SO ——→ Zn SO + H ↑ 从上述反应可知，1.0g 锌若完全反应则可生成 4.4g 七水合硫酸锌。对于教学实验，若有 1g 以上的产品生成，则该学生实验具有可操作性，故实验改进可在锌的溶解上做文章：只进行锌的“部分溶解”（理论上只要有 0.23g 以上锌溶解，就可有 1g 以上七水合硫酸锌产品生成）。即，当锌溶解到了 一定量后，将未溶解的锌分离出来，用所得硫酸锌溶液进行后续实验。可大大缩短实验时间。

实验研究 实验仪器、药品和材料 单盘电子天平（ES-103HA 100g×0.001g）,78-1型磁力加热搅拌器，砂纸或小刀、剪刀、烧杯； H SO （4 mol/L、2 mol/L、1 mol/L），CuSO （0.1 mol/L）；废电池锌片。

操作 用小刀刮或用砂纸打磨把干电池锌皮表面的杂质去掉后，剪成约 3×15 ㎜小块。用电子天平准确称取约 5g 已处理过的锌片小块，其质量数记录为W 。将小块锌片放在 100mL 烧杯中，放入磁搅拌子，然后加入适量的稀硫酸，用磁力加热搅拌器搅拌，使之充分反应(在开始时如果反应较慢，可适度微微加热)。 为加快锌片的溶解速度，滴加少量稀硫酸铜溶液，让锌片与铜离子通过置换反应生成金属铜，使新生的铜覆盖在锌片上，并在酸性溶液中形成铜锌腐蚀电池而加速锌的溶解。 Cu SO + Zn ——→ Zn SO + Cu 操作中所加硫酸铜溶液不能太多，否则，会因所生成的铜太多而将锌片全部覆盖而阻碍锌的溶解。 由于加入的硫酸铜溶液较少，铜离子经反应后全部生成金属铜，不会对产品硫酸锌的纯度产生影响。 反应一段时间后，将未反应的锌片从溶液中分离出来。将锌片用少量水冲洗干净，烘干或凉干后用电子天平称量，其质量数记录为W 。分离出的反应液经过 HO 氧化、除铁、蒸发、结晶等处理后获得产品（H SO ·7HO），用电子天平称量，其质量数记录为W 。硫酸锌制备实验的产率按下式计算：

硫酸锌制备产率（%）= -------------- × %

锌片溶解实验 分别采用 20mL 不同浓度的稀硫酸与 5.000g 锌片反应，并滴加不同量的硫酸铜溶液进行“催化”，其实验结果见表 1。 表1 用20mL 的4 mol/L H SO 溶解锌片的实验数据 硫酸浓度/(mol/L) 反应温度/min 反应时间/min 0.1 mol/L CuSO用量 W /g W /g W - W /g 1 4 室温 50 不加 5.000 1.608 3.392 2 4 室温 50 1 滴 5.000 0.930 4.070 3 2 室温 50 不加 5.000 2.901 2.099 4 2 室温 50 1滴 5.000 2.409 2.591 5 1 室温 30 不加 5.000 4.905 0.095 6 1 室温 30 2 滴 5.000 4.842 0.158 7 1 室温 30 4 滴 5.000 4.693 0.307 8 1 微热 30 不加 5.000 4.839 0.161 9 1 微热 30 1 滴 5.000 4.660 0.340 10 1 微热 30 2 滴 5.000 4.646 0.354 11 1 微热 30 3 滴 5.000 4.611 0.389 12 1 微热 30 4 滴 5.000 4.549 0.451 13 1 微热 30 5 滴 5.000 4.483 0.517 14 1 微热 30 6 滴 5.000 4.505 0.495

结果与讨论 实验结果表明，锌的溶解量与酸的强度、反应温度、反应时间及所加CuSO 的量有关。采用较高 浓度的酸、通过加热、延长反应时间、加入适量的CuSO 溶液可提高锌的溶解量，但鉴于ZnSO 制备实验的后续操作需用NaOH调溶液的 pH，故硫酸的浓度不宜太高。由表可见用 1 mol/L H SO 可满足实验要求，且可降低成本，减少废水的排放；通过适当加热（用磁力加热搅拌器加热）和加入 4～5 滴1 mol/L CuSO 溶液等手段使锌的溶解量在 30 min 内可达到满足实验的要求。

参考文献 [1] 高职高专化学教材编写组. 无机化学实验. 第二版. 北京：高等教育出版社，2002. [2] 王载兴，无机化学实验. 第一版. 北京：高等教育出版社，2001. [3] 禹练英.河南化工，2004，（9）：16. [4] 余自明.化学世界，2005，(8)：508. [5] 李朋恺,周方钦,陈发招等. 中国资源综合利用，2001，（12）：18.

合集下载

实验基本步骤

实验基本步骤

实验基本步骤实验是科学研究和学习的重要手段之一，通过实验可以验证假设、观察现象、获得数据等。

在进行实验时，需要按照一定的步骤进行，以确保实验的准确性和可靠性。

下面将介绍实验的基本步骤。

1.确定实验目的和问题在进行实验之前，首先需要明确实验的目的和需要解决的问题。

这有助于指导实验的设计和实施，并确保实验结果能够回答所提出的问题。

2.制定实验计划在确定实验目的和问题之后，需要制定实验计划。

实验计划包括实验的内容、方法、材料和仪器的选择以及实验的时间安排等。

制定实验计划时需要考虑实验的可行性和实用性，以及实验过程中可能遇到的问题和风险。

3.收集和准备实验所需材料和仪器在进行实验之前，需要收集和准备实验所需的材料和仪器。

这些材料和仪器应根据实验的要求进行选择，并确保其质量和性能符合实验的需要。

在收集和准备材料和仪器时，需要注意其保存和使用的条件，以避免对实验结果产生干扰。

4.设计实验方案在收集和准备好实验所需材料和仪器之后，需要设计实验方案。

实验方案应包括实验的步骤、条件和变量的控制等。

通过合理的实验方案可以提高实验的可重复性和可比性，并减少实验误差的影响。

5.进行实验操作在设计好实验方案之后，可以开始进行实验操作。

实验操作应按照实验方案进行，确保每个步骤的顺序和操作的准确性。

在进行实验操作时，需要注意实验的安全性和规范性，遵守实验室的操作规程和安全要求。

6.记录实验数据和观察结果在进行实验操作的同时，需要记录实验数据和观察结果。

实验数据应准确、完整地记录下来，以便后续的数据分析和结果验证。

观察结果应详细描述，可以使用文字、图表等形式进行展示。

7.数据分析和结果验证在记录实验数据和观察结果之后，需要进行数据分析和结果验证。

数据分析可以使用统计方法和图表分析等手段，得出结论和发现。

结果验证可以通过对实验结果的重复实验和对比分析来进行，以确保实验结果的可靠性和准确性。

8.撰写实验报告在完成实验操作、数据分析和结果验证之后，需要撰写实验报告。

十个简单的科学小实验

十个简单的科学小实验

十个简单的科学小实验大家好，今天科学小达人又将之前发布过的小实验整理了一下，合并到一篇文章中，便于大家收藏分享。

一、科学小实验之硬币变绿之谜1小朋友们，你们一定在电视里见过美国的自由女神像吧？还记得她是什么颜色的吗？对，是绿色。

可她为什么是绿色的你知道吗？今天科学小达人就给你揭秘一下吧。

材料：铜硬币（五角硬币为钢芯镀铜的，图中为美元一分硬币，内核为锌，外层镀铜）白醋盘子或碗纸巾观察报告（可不选）步骤：1.将纸巾折叠，使其大小刚好放进碗里。

2.将硬币放在纸巾上。

3.将白醋倒在硬币上，使纸巾完全浸湿。

4. 在接下来的几个小时，甚至几天内，观察硬币。

可在观察日志内记录下变化。

小贴士：我们将此次实验进行了几天，在纸巾干了的时候，再加入白醋，偶尔将硬币翻面。

时间越久，它们变得越绿。

思考：硬币发生了什么变化？你怎样解释这种变化？你还能想到其它生活中常见的化学反应吗？实验揭秘：硬币变绿是因为发生了化学反应。

（化学反应就是将两种物质结合，产生新物质的过程。

）硬币由铜制成。

纸巾上的白醋使硬币中的铜与空气中的氧发生反应，形成了一种蓝绿色的化合物，我们称之为孔雀石（碱式碳酸铜）自由女神像表层也是铜制的，由于长时间暴露在空气的氧气中，加上雨水中的酸性物质加速了这种化学反应，塑像就变成现在的绿色了。

（就和醋使硬币变绿是一个道理哦）延伸活动：1.可以尝试一个类似的实验：将一个杯子内放入1/4白醋，一茶勺盐，然后搅拌。

加入一些硬币，将其静置5分钟，将硬币取出，冲洗，看看会发生什么？2.用食用苏打和醋一起做个火山的小实验吧3.做一个像自由女神像那样的火把和王冠吧。

二、科学小实验之沉与浮孩子都喜欢观察事物沉下去或浮上来。

今天给大家推荐的实验不管宝宝年龄多大，都会喜欢。

而且，是一个会让宝宝动脑思考，乐于预测的实验。

现在就开始吧。

材料：1.装了水的大容器2.各种想拿来做实验的物品3.观察日志步骤：1. 找一个不怕脏的地方开始实验。

2. 带着孩子搜罗可以用来做实验的各种材质的物品。

实验方法有哪几种

实验方法有哪几种

实验方法有哪几种
实验方法有哪几种：
化学实验的基本方法为以下四种：观察法、实验法、分类法和比较法。

化学实验操作，具体指实验室中药品的取用、存放、仪器的连接组装及洗涤等内容，主要介绍了操作时须遵守的原则和步骤，在具体实验时应当严格遵照这些步骤进行实验，以防止发生事故或导致实验发生错误。

实验的三种基本方法：单组实验法，等组实验法，循环实验法。

物理的实验方法有：控制变量法、等效替代法、累积法、留迹法、外推法、近似法、放大法等。

物理实验是初高中阶段物理课程中包含的相关实验，包括电学实验、力学实验、热学实验、光学实验等等，常用于验证物理学科的定理定律。

科学实验方法有：
观察法、控制变量法、类比法、放大法、比较法、平衡法、转换法、理想实验法等。

试验的流程

试验的流程

试验的流程试验的流程主要包括实验的准备工作、实验的操作步骤、数据的处理及结果的分析等几个部分。

一、实验的准备工作：1.明确实验的目的和研究问题，确定实验的设计方案；2.制定实验计划，安排实验人员和时间；3.准备实验所需的设备、仪器和材料，确保它们的完好性和准确性；4.制定实验流程，安排实验的操作步骤；5.将实验室进行清洁与消毒，确保实验环境的良好状态。

二、实验的操作步骤：1.根据实验计划，将实验所需的样本或物质按照一定的方法进行制备或处理；2.根据实验的设计方案，按照规定的实验条件进行实验操作；3.记录实验过程中的细节，包括实验条件的设置、实验操作的步骤、实验数据的记录等；4.按照实验计划，进行实验的重复操作，以提高实验数据的准确性和可靠性；5.在实验过程中，注意随时观察实验现象和记录实验数据；6.根据实验要求，进行样品的制备或样本的采集；7.在实验操作结束后，对实验设备、仪器和材料进行清洗和消毒。

三、数据的处理：1.对实验数据进行整理和归纳，对实验结果进行描述和分析；2.根据实验目的，选择合适的统计方法进行数据处理；3.计算实验数据的平均值、方差等统计指标；4.绘制实验数据的图表，以便更好地展示实验结果；5.对实验数据的显著性进行分析和判断，评价实验结果的可靠性。

四、结果的分析：1.对实验结果进行分析和解释，回答实验的研究问题；2.比较实验结果与理论预期之间的差异，分析差异的原因；3.提出可能的改进意见和进一步研究的建议；4.撰写实验报告，将实验的目的、方法、结果、讨论等内容进行整理和归纳。

五、实验安全措施：1.在实验操作前，对可能出现的危险进行评估，采取相应的安全措施；2.穿戴适当的实验服装和个人防护用品，保持实验环境的整洁和安全；3.遵守实验室安全规定，确保实验过程中没有人身伤害和实验设备的损坏；4.熟悉实验操作方法，正确使用实验设备和仪器，注意实验操作的风险点；5.紧急情况下，及时采取应急措施，保障人员的安全。