化学电源（解析版）

学而优·教有方第06讲化学电池【学习目标】通过本单元内容的学习，要求同学们努力达到：1.认识化学能转化为电能的实际应用；2.形成化学有助于提高人类生活质量的观念。【课前引入】观察下面的图片，运用原电池原理，你能制作出简易电池吗？依据原电池反应的原理，我们可以设计一个装置，通过氧化还原反应即可实现化学能向电能的转化。【基础知识】【化学电池】【实验】利用铜片、锌片（可从废旧干电池中拆取）或铝片、纯碱溶液、白醋（或橙子、芦柑）等日常生活中的材料即可制作简易电池。如图所示，利用橙子、金属片以及导线制作的简易电池能使检流计指针偏转。总结：总结：简易电池无法长久稳定地使用，于是人们发明并制造了多种多样的能够较长时间稳定持续供电的化学电源。化学电源的能量转化率比燃料燃烧高得多。化学电源不仅在生活中得到了广泛的应用，在高科技领域乃至航天技术中也是不可或缺的。化学电源有一次电池与二次电池之分。一次电池用过之后不能复原，二次电池充电后能继续使用。1.一次电池——锌锰干电池石墨棒作正极；锌筒作负极，氯化铵糊作电解质溶液；放电后不能充电，属于一次电池。2.二次电池——充电电池(1)二次电池：化学能（氧化还原反应）放电产生电能，电能充电产生化学能。(2)常见二次电池：铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。废旧电池的危害废旧电池的危害一次电池和二次电池中常含有汞、镉、铅、镍、锰等重金属和酸、碱等有害物质，随意丢弃会污染土壤、水体，并且对人体健康造成危害。3.常见化学电源的组成与反应原理电池名称电池组成电池反应特点与应用锌锰干电池锌、碳棒、二氧化锰氯化锌、氯化铵电压1.5V，用途广泛银锌纽扣电池锌、氧化银、氢氧化钾溶液电压1.6V，放电平稳铅蓄电池铅、二氧化铅、硫酸电压2.0V，广泛用于机动车辆镍氢电池贮氢合金、泡沫氧化镍、氢氧化钾溶液(MH表示贮氢合金M中吸收结合的氢）电压1.2V，寿命长，性能好氢氧燃料电池铂碳／氢气，铂碳／氧气/氢氧化钾溶液用于航天飞机、牵引车等甲醇－空气燃料电池钯碳／甲醇、铂－烧结镍／空气、氢氧化钾溶液能量转化率高【氢氧燃料电池反应原理】【简易燃料电池的制备】1.将碳电极放在高温火焰上灼烧到红热，迅速浸入冷水中，制得多孔碳棒电极。选用0.5mol·L的溶液为电解质溶液。电源用3-6V直流电源，发光二极管的起辉电压为1.7V，电流为0.6mA。将上述材料组装成简易的燃料电池装置。2.按下开关S1，接通电源，电解溶液约半分钟，碳棒上分别产生明显的气泡。3.断开开关S1，按下开关S，可以观察到二极管的发光现象。总结：总结：随着科技的发展,越来越多的新型电池面世,其中锂离子电池是笔记本电脑、手机等数码产品中使用最为广泛的电池。它兴起于20世纪90年代，具有供电稳定、可反复充放电、使用寿命长、便携、无污染等优点，在一定程度上改变了人们的生活方式。与原电池将化学能转化为电能相反，电解池是将电能转化为化学能的装置。在生产、生活实际中，许多化学反应都是通过电解的方法来实现的。举个例子：电解水制得氢气和氧气；电解饱和食盐水制备烧碱、氯气和氢气。在这些例子中，电能转化为化学能。利用电解我们可以获得普通化学方法难以制备的物质。【电解在物质制备中的应用】钠、镁、铝、钙等单质的化学性质很活泼，不能在自然界中稳定存在，用普通的化学方法难以将它们制备出来。工业上采用电解的方法制取这些金属单质。以石墨作为电解池的两个电极电解熔融的氧化铝（氧化铝的熔点特别高，需要加入冰晶石以帮助其熔化）可得到单质铝。在直流电作用下，铝离子在阴极得到电子，被还原为单质铝。阴极：氧离子在阳极失去电子，被氧化为氧原子，并结合成氧分子。阳极：上述反应可综合表示为：与电解熔融的氧化铝类似，电解熔融的氯化钠、氯化镁、氯化钙可分别得到钠、镁、钙的单质和氯气。电解的方法能使通常条件下无法自发进行的化学反应进行下去，在一些活泼单质的制取、金属的精炼、某些有机化合物的合成中应用广泛。【知识拓展】燃料电池原理及优点燃料电池原理及优点1.燃料电池是一种连续将燃料和氧化剂的化学能直接转换为电能的化学电池。它与一般化学电池不同，一般化学电池的活性物质储存在电池内部，故而限制了电池的容量，而燃料电池的电极本身不包括活性物质，只是一个催化转化元件。它工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地进行反应，生成物不断地被排除，于是电池就连续不断地提供电能2.燃料电池的能量转换率超过80%，远高于普通燃料燃烧过程(能量转换率仅30%多)，有利于节约能源。3.由于燃料电池可组合成燃料电池发电站，所以它不仅有巨大的经济优势，而且它排放的废弃物也比普通火力发电站少很多，运行时噪音也低，被人们誉为"绿色”发电站。【考点剖析】考点一：化学反应速率的计算例1．如图为原电池装置示意图。请回答下列问题：(1)将铜片和锌片用导线相连，插入稀硫酸中，则正极反应为：_______；负极反应为：_______；(2)若A为Pb，B为PbO2，电解质溶液为H2SO4溶液，工作时的总反应为：Pb+PbO2+2H2SO4═2PbSO4+2H2O。写出B电极反应式：_______；该电池在工作时，A电极的质量将_______(填“增加”“减小”或“不变”)；若该电池反应消耗了0.1molH2SO4，则转移电子的数目为_______NA。(3)若A、B均为铂片，电解质溶液为30%的KOH溶液，分别从A、B两极通入H2和O2，该电池即为氢氧燃料电池，写出A电极反应式：_______；该电池在工作一段时间后，溶液的碱性将_______(填“增强”“减弱”或“不变”)。(4)CH3OH燃料电池是目前开发最成功的燃料电池之一，这种燃料电池由甲醇、空气(氧气)、KOH(电解质溶液)构成，其中负极反应式为：CH3OH+8OH--6e-=+6H2O，则正极的电极反应式为：___。【答案】2H++2e-=H2↑Zn-2e-=Zn2+PbO2++4H++2e-=PbSO4+2H2O增加0.1H2+2OH--2e-=2H2O减弱O2+4e-+2H2O=4OH-【解析】(1)将铜片和锌片用导线相连，插入稀硫酸中，构成原电池，其中锌的金属性强于铜，锌是负极，发生失去电子的氧化反应，负极反应为Zn-2e-=Zn2+，铜是正极，溶液中的氢离子放电，正极反应为2H++2e-=H2↑；(2)反应中二氧化铅得到电子，作正极，则B电极反应式为PbO2++4H++2e-=PbSO4+2H2O；铅是负极，失去电子转化为硫酸铅，则该电池在工作时，A电极的质量将增加；工作时的总反应为：Pb+PbO2+2H2SO4＝2PbSO4+2H2O，即消耗2mol硫酸，转移2mol电子，若该电池反应消耗了0.1molH2SO4，则转移电子的数目为0.1NA；(3)通入氢气的A电极是负极，负极反应式为H2+2OH--2e-=2H2O；总反应是氢气和氧气反应生成水，因此该电池在工作一段时间后，溶剂水增加，氢氧化钾的浓度减小，则溶液的碱性将减弱。(4)通入空气(氧气)的电极是正极，氧气得到电子，溶液显碱性，则正极的电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-。考点二：影响化学反应速率的因素例2．化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用，试回答下列问题：(1)家庭常用的碱性锌锰电池总反应为Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnOOH＋Zn(OH)2，正极的电极反应式为_______。(2)下列有关化学电源的描述正确的是_______①普通锌锰干电池是一次电池②铅酸蓄电池充电时将化学能转化为电能③氢氧燃料电池是通过氢气和氧气在电池中燃烧实现化学能转变为电能的④铅酸蓄电池工作过程中，电解质溶液中H+向负极移动⑤锌锰干电池中，锌筒作负极⑥锌锰干电池工作时，电流由石墨极经过外电路流向锌极(3)用覆铜板制作印刷电路板的原理是，利用FeCl3溶液作为“腐蚀液”，将覆铜板上不需要的铜腐蚀。写出上述反应离子方程式_______下列能实现该反应的原电池是_______①②③电极材料Cu、ZnCu、AgCu、C电解质溶液FeCl3Fe2(SO4)3Fe(NO3)2【答案】MnO2+H2O+e—=MnOOH+OH—①⑤⑥2Fe

3+

+Cu=2Fe

2+

+Cu

2+②【解析】(1)由电池的总反应方程式可知，石墨为电池的正极，在水分子作用下，二氧化锰在正极得到电子发生还原反应生成碱式氧化锰和氢氧根离子，电极反应式为MnO2+H2O+e—=MnOOH+OH—，故答案为：MnO2+H2O+e—=MnOOH+OH—；(2)①普通锌锰干电池是最常见的一次电池，故正确；②铅酸蓄电池充电时将电能转化为化学能，故错误；③氢氧燃料电池将化学能转变为电能时，不需要燃烧，故错误；④铅酸蓄电池工作过程中，溶液中的阳离子向正极移动，则电解质溶液中氢离子向正极移动，故错误；⑤锌锰干电池中，锌筒作负极，锌失去电子发生氧化反应被损耗，故正确；⑥锌锰干电池中，锌筒作负极，石墨为正极，电流由正极流向负极，则锌锰干电池工作时，电流由石墨极经过外电路流向锌极故正确；①⑤⑥正确，故答案为：①⑤⑥；(3)用覆铜板制作印刷电路板发生的反应为铜与氯化铁溶液反应生成氯化亚铁和氯化铜，反应的离子方程式为2Fe

3+

+Cu=2Fe

2+

+Cu

2+；若将该反应设计为原电池，还原剂铜应做原电池的负极，比金属活泼性弱于铜的银或石墨做正极，电解质溶液为可溶性的铁盐，由题给电极材料和电解质溶液可知，②符合题意，故答案为：2Fe

3+

+Cu=2Fe

2+

+Cu

2+；②。【课堂小练】1．下列说法错误的是（）A．任何化学反应中都有化学键的变化B．化学变化中的能量变化主要是由化学键的变化引起的C．二次电池充电时电能转化为化学能D．燃料电池是将燃料燃烧释放的热能转化为电能的装置【答案】D【解析】A．任何化学反应中都有旧化学键的断裂和新化学键的形成，即化学键的变化，A正确；B．旧化学键的断裂吸收能量，新化学键的形成放出能量，因此化学变化中的能量变化主要是由化学键的变化引起的，B正确；C．二次电池又称可充电电池，二次电池充电时电能转化为化学能，C正确；D．燃料电池是将化学能转换为电能的装置，D错误；选D。2．电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量，其工作原理示意图如下。下列说法不正确的是（）A．O2在电极b上发生还原反应B．溶液中OH-向电极a移动C．反应消耗的NH3与O2的物质的量之比为4：5D．负极的电极反应式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O【答案】C【解析】A．b电极为正极，氧气在电极b上得电子，发生还原反应，A正确；B．原电池中阴离子在电解质溶液中向负极移动，则溶液中OH-向电极a移动，B正确；C．NH3在负极失电子得N2，O2在正极得电子氧元素变为-2价，根据得失电子守恒有4NH3~12e-~3O2，则消耗NH3与O2的物质的量之比=4：3，C错误；D．氨气在负极失电子得氮气，结合电解质溶液为KOH溶液写出负极的电极反应式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O，D正确；故选C。3．下列属于一次电池的是（）A．镍氢电池 B．锌锰干电池 C．锂离子电池 D．铅蓄电池【答案】B【解析】锌锰干电池放电完全后不能再充电使用，是一次电池；镍氢电池、锂离子电池、铅蓄电池等均能反复充电和放电，属于可充电电池，是二次电池。故选B。4．碱性锌锰电池获得了广泛的应用，根据电池的电极反应，下列判断正确的是（）A．碱性锌锰电池是二次电池B．Zn为负极，MnO2为正极C．工作时电子由MnO2经外电路流向Zn极D．Zn电极发生还原反应，MnO2电极发生氧化反应【答案】B【解析】A．碱性锌锰电池是一次电池，不可重复使用，故A错误；B．Zn失电子发生氧化反应，为负极，MnO2为正极，故B正确；C．工作时电子由经Zn极外电路流向MnO2，故C错误；D．Zn电极发生氧化反应，MnO2电极发生还原反应，故D错误；故选B。5．下列有关装置的说法正确的是（）A．装置Ⅰ中为原电池的负极B．装置Ⅱ为一次电池C．装置Ⅲ可构成原电池D．装置Ⅳ工作时，电子由锌通过导线流向碳棒【答案】D【解析】A．镁与氢氧化钠溶液不反应，铝能够与氢氧化钠溶液反应，装置Ⅰ中铝为负极，镁为正极，故A错误；B．铅蓄电池是二次电池，可以放电充电，故B错误；C．装置Ⅲ中的两个材料相同、都是Zn，不能构成原电池，故C错误；D．装置Ⅳ为干电池，锌为负极，碳棒为正极，工作时，原电池中电子由负极沿导线流向正极，因此电子由锌通过导线流向碳棒，故D正确；故选D。6．某种氢氧燃料电池已经成功应用在城市公交汽车上，该电池用30%H2SO4溶液作电解质溶液。有关这种燃料电池的下列说法中，不正确的是（）A．供电时的总反应为2H2+O2=2H2OB．该装置中发生化学反应，实现了化学能到电能的转化C．正极上反应的电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-D．氢氧燃料电池不仅能量转化率高，而且产物是水，属于环境友好电池【答案】C【解析】A．氢氧燃料电池供电时，总反应为2H2+O2=2H2O，A正确；B．电池内部发生化学反应，讲化学能转化为电能，B正确；C．该电池的电解质溶液为30%H2SO4溶液，正极反应式为O2+4H++4e-=2H2O，C错误；D．氢氧燃料电池的能量转化率高，产物是水，属于环境友好电池，D正确；故选C。7．下列各种电池不会造成环境污染的是（）A．太阳能电池 B．锌锰干电池 C．铅蓄电池 D．镉镍电池【答案】A【解析】A．太阳能电池是把太阳释放出的能量转化为电能，不会对环境带来污染，故A可选；B．锌锰干电池中含有重金属离子如锰离子等，易造成环境污染，故B不选；C．铅蓄电池中含有重金属离子，如铅离子等，会造成环境污染，故C不选；D．镉镍电池中含有重金属离子镍、铬等离子，会造成环境污染，故D不选；故选A。8．下列关于电池说法正确的是（）A．铅蓄电池在放电过程中负极质量增加 B．碱性锌锰电池的正极材料是锌C．燃料电池工作时阳离子移向负极 D．干电池放电之后还可再充电【答案】A【解析】A．铅蓄电池的电极反应：负极：Pb+SO-2e-=PbSO4，正极：PbO2+4H++SO+2e-=PbSO4+2H2O，铅蓄电池在放电过程中，负极生成PbSO4质量增加，正极生成PbSO4质量也增加，故A正确；B．Zn失电子作负极，所以锌锰电池和碱性锌锰电池的负极材料均是锌，故B错误；C．原电池工作时，阳离子移向电池的正极，阴离子向负极移动，故C错误；D．干电池属于一次电池，一次电池不能反复充放电，故D错误；故选A。9．我国科学家发明了一种安全可充电的柔性水系钠离子电池，可用生理盐水或细胞培养基为电解质，电池放电总反应式：Na0.44MnO2+NaTi2(PO4)3=Na0.44-xMnO2+Na1+xTi2(PO4)3，其工作原理如下图。下列说法正确的是（）A．放电时，Cl-向Y极移动B．充电时，X极应该与电源的正极相连C．充电时，阴极电极反应式：NaTi2(PO4)3+xNa++xe-=Na1+xTi2(PO4)3D．该电池可能作为可植入人体的电子医疗设备的电源【答案】D【解析】A．电池放电的总反应式为：Na0.44MnO2+NaTi2(PO4)3=Na0.44-xMnO2+Na1+xTi2(PO4)3，根据电池反应式知，Mn元素化合价升高，失电子发生氧化反应，为负极反应，所以X为负极，Y为正极，溶液中阴离子Cl-向负极X极移动，故A错误；B．充电时，X为阴极、Y为阳极，阳极Y应该与电源正极相连，故B错误；C．充电时，阴极得电子发生还原反应，电极反应式为Na0.44-xMnO2+xNa++xe-=Na0.44MnO2，故C错误；D．该电池属于安全可充电的柔性水系钠离子电池、且可用生理盐水或细胞培养基为电解质，电解质适合人体环境，且没有有毒物质，可能用作可植入人体的电子医疗设备的电源，故D正确；故选D。10．日常所用锌-锰干电池的电极分别为锌筒和石墨棒，以糊状NH4Cl作电解质，电极反应为：Zn-2e-=Zn2＋，2MnO2＋2NH＋2e-=Mn2O3＋2NH3＋H2O。下列有关锌-锰干电池的叙述中，正确的是（）A．干电池中锌筒为正极，石墨棒为负极B．干电池可实现电能向化学能的转化C．干电池长时间连续工作后，糊状物可能流出，腐蚀用电器D．干电池工作时，电流方向是由锌筒经外电路流向石墨棒【答案】C【解析】A．干电池中较活泼的金属锌作负极，较不活泼的导电的非金属石墨棒作正极，故A错误；B．干电池是一次电池，所以不能实现电能向化学能的转化，故B错误；C．NH4Cl是强酸弱碱盐水解呈酸性，所以干电池长时间连续使用时内装糊状物可能流出腐蚀电器，故C正确；D．干电池工作时，电流由正极石墨棒经外电路流向负极锌，故D错误；故选C。【过关检测】1．氢氧燃料电池可以使用在航天飞机上，其反应原理如图。下列说法正确的是（）A．该电池的总反应：B．该电池工作时电能转化为化学能C．外电路中电子由电极b通过导线流向电极aD．该电池的离子导体可以选择稀硫酸，也可选择酒精溶液【答案】A【解析】A．由分析可知，电池的总反应为，故A正确；B．燃料电池工作时，将化学能转化为电能，故B错误；C．燃料电池工作时，外电路中电子由负极电极a通过导线流向正极电极b，故C错误；D．若离子导体选择酒精溶液，酒精是非电解质，不能形成闭合回路，不能构成原电池，故D错误；故选A。2．银锌电池是一种常见化学电源，反应原理为Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag，其工作示意图如图所示。下列说法正确的是（）A．Zn为负极，电极反应式为Zn﹣2e﹣=Zn2+B．电流从Zn电极经外电路流向Ag2O电极C．理论上每转移1mol电子，Ag2O电极质量减少8gD．KOH不参与电池反应，其溶液浓度始终保持不变【答案】C【解析】A．Zn为负极，在碱性环境中生成氢氧化锌，电极反应式为Zn﹣2e﹣+2OH-=Zn(OH)2，A错误；B．电流从电源的正极沿着导线流向负极，Zn为负极，Ag2O为正极，则电流从Ag2O电极经外电路流向Zn电极，B错误；C．正极反应为Ag2O+H2O+2e﹣=2OH-+2Ag，理论上每转移2mol电子，即有1molAg2O转变为2molAg、电极质量减少16g，则理论上每转移1mol电子，Ag2O电极质量减少8g，C正确；D．从电池总反应Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag知，KOH不参与电池反应，但水消耗了，故通常情况下，其溶液浓度逐渐增大，D错误；答案选C。3．常见锌—锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为，下列说法错误的是（）A．该电池属于一次电池B．电池工作时，电子由锌筒通过外电路流向石墨棒C．电池负极上发生失去电子的还原反应D．外电路中每通过0.4mol电子，锌的质量理论上减小13.0g【答案】C【解析】A．锌—锰碱性电池是一次电池，故A正确；B．电池工作时，电子由负极通过外电路流向正极，故B正确；C．负极失电子，发生氧化反应，故C错误；D．由电极反应式为可知，外电路中每通过0.4mol电子时，Zn反应0.2mol，减少质量为，故D正确；故选：C。4．锌锰干电池是生活中常见的化学电源，其电池反应为，图a为锌锰干电池构造示意图，图b为电池反应前后能量变化。下列说法错误的是（）A．锌锰干电池中，锌筒作电池的负极 B．电流从锌筒经外电路流到石墨棒上C．该电池放电时发生反应为放热反应 D．该原电池装置将化学能转化为电能【答案】B【解析】A．失去电子，作电池负极，故A正确；B．电池中电子流向从负极沿外电路流向正极，电流从正极流向负极，电流从石墨棒经外电路流到上锌筒，故B错误；C．由图可知，反应物总能量大于生成物，该原电池放电过程为放热反应，故C正确；D．该原电池装置将化学能转化为电能，故D正确；故答案为B。5．下列关于四种装置的叙述不正确的是（）A．电池Ⅰ：铜表面产生气泡B．电池Ⅱ：是充电电池，属于二次电池C．电池Ⅲ：外电路中电流由电极a通过导线流向电极bD．电池Ⅳ：锌筒作负极，被氧化【答案】C【解析】A．锌铜-稀硫酸原电池中铜为正极，H+在铜片表面被还原，产生气泡，故A正确；B．铅蓄电池是最早使用的充电电池，属于二次电池，故B正确；C．氢氧燃料电池中通入氢气的电极为负极，原电池工作时，电子由负极经外电路流向正极，即电子由a经外电路流向电极b，则电流由电极b通过导线流向电极a，故C错误；D．干电池中Zn易失电子发生氧化反应而作负极，生成的锌离子进入电解质溶液，故D正确；故选C。6．科学家预言，被称为“黑金”的“新材料之王石墨烯”将“彻底改变21世纪”。我国关于石墨烯的专利总数世界排名第一。如图是我国研发的某种石墨烯电池有关原理示意图，左边装置工作时的电极反应为Li1-xC6+xLi++xe-=LiC6，Li[GS/Si]O2-xe-=Li1-x[GS/Si]O2+xLi+。下列说法错误的是（）A．a与d电极上发生的反应类型相同B．左右两个装置中的离子交换膜均为阳离子交换膜C．电池放电时，正极反应为Li1-x[GS/Si]O2+xLi++xe-=Li[GS/Si]O2D．若装置工作前c与d电极质量相等，则转移0.1mol电子后两个电极质量相差0.7g【答案】D【解析】A．由装置图可推出a为阴极，b为阳极，c为负极，d为正极，a与d电极.上均发生还原反应，故A正确；B．从装置图中可以看出，为保持溶液呈电中性，离子交换膜允许Li+通过，应该使用阳离子交换膜，故B错误；C．d电极为正极，其电极反应相当于充电时阳极反应的逆过程，根据题千中信息可知，正极(d电极)反应为：Li1-x[GS/Si]O2+xLi++xe-=Li[GS/Si]O2，故C错误；D．若装置工作前c与d电极质量相等，则根据电极反应，转移0.1mol电子时，c极减少0.1molLi+，质量减少0.7g,d极增加0.1molLi+，质量增大0.7g，两个电极质量相差1.4g，故D错误；故答案为D。7．酸性锌锰干电池是一种一次电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物，该电池在放电过程产生MnOOH，回收处理该废电池可得到多种化工原料，有关数据表所示：溶解度/(g/100g水)温度/℃化合物020406080100NH4Cl29.337.245.855.365.677.3ZnCl2343395452488541614回答下列问题：(1)该电池的正极反应式为___________。(2)维持电流强度为0.5A，电池工作五分钟，理论上消耗Zn___________g．(已知Q=It，F=96500C/mol)(3)废电池糊状填充物加水处理后，过滤，滤液中主要有ZnCl2和NH4Cl，二者可通过___________分离回收。(4)滤渣的主要成分是MnO2、___________和___________，欲从中得到较纯的MnO2，最简便的方法是___________，其原理是___________。【答案】MnO2＋e-＋H+=MnOOH0.05g加热浓缩、冷却结晶碳粉MnOOH在空气中加热碳粉转变为CO2，MnOOH氧化为MnO2【解析】(1)该电池的正极发生还原反应，MnO2被还原生成MnOOH，电极方程式为MnO2+H++e-=MnOOH，负极锌被氧化生成Zn2+，电池总反应式为2MnO2+Zn+2H+=2MnOOH+Zn2+，故答案为MnO2+H++e-=MnOOH；(2)电池工作5分钟，通过的电量Q＝0.5A×5min×60s/min＝150C，因此通过电子的物质的量n(e－)＝Q/F＝150C/96500C/mol＝1.554×10－3mol，则理论消耗Zn的质量是m(Zn)＝1.554×10-3mol/2×65g/mol＝0.05g，故答案为0.05。(3)由于ZnCl2的溶解度受温度影响较大，而NH4Cl的溶解度受温度影响较小，所以可采用加热浓缩、冷却结晶的方法分离氯化锌和氯化铵混合物；故答案为：加热浓缩、冷却