Question

Zn＋2MnO₂＋2NH===Zn^2＋＋Mn₂O₃＋2NH₃＋H₂O
(1)試寫出干電池放電時的正、負電極反應式：正極：___________負極：___________
干電池用久了就會變軟，其原因是____________________________________________。
(2)正極反應中，前后經歷了下列兩個反應：
2NH＋2e^－===2NH₃＋H₂
2MnO₂＋H₂===Mn₂O₃＋H₂O
如果正極反應沒有MnO₂的參與，干電池將難以持續穩定工作。試說明理由。
(3)在通電10 min的時間內參加反應的MnO₂質量約為多少？外電阻消耗的電能是多少？
(4)許多國家對廢舊電池進行回收，從保護環境和節約能源解釋為什么要回收廢舊電池。

Answer 1

(1)2MnO₂＋2NH＋2e^－===Mn₂O₃＋2NH₃＋H₂O  Zn－2e^－===Zn^2＋ 有水產生，鋅筒變薄 
(2)正極反應中間產物H₂附著于石墨，增加電池內阻。
(3)0.813 g；1.01×10³ J。
(4)可以回收到大量的金屬材料和化工原料。廢舊電池有害于生態環境的物質在自然條件下極難被降解；廢舊鋅—錳干電池含有高濃度的氯化銨溶液，埋在土壤中會使土壤酸化，種子脫水死亡。

這是一道物理、化學綜合試題，涉及能量轉化、原電池原理、環境保護及電路計算等知識。各問之間有滲透，但彼此間相對獨立，學生思維空間有較大的自由度。
依題意：
=75%，解得R="0.75" Ω。
I=="1.5" A。通電10 min消耗的電量為：Q=I·t="1.5" A×10×60 s="900" C。
轉移電子的物質的量為：

9.34×10^－3mol×87 g·mol^－1="0.813" g。
外電阻消耗電能W=I²Rt="(1.5" A)²×0.75 Ω×600 s=1.01×10³ J。