Question

【題目】日常使用的干電池是一種鋅錳電池，它的構(gòu)造是:負(fù)極為鋅做的圓筒,正極是一根碳棒,它的周圍被二氧化錳,碳粉和氯化銨的混合劑所包圍，總稱為"碳包"。碳包和鋅筒之間填充著氯化銨、氯化鋅的水溶液和淀粉等組成的糊狀物。廢舊干電池隨意丟棄會(huì)造成環(huán)境污染。學(xué)校興趣小組同學(xué)準(zhǔn)備對(duì)廢舊的干電池進(jìn)行探究。
（一）拆解干電池，得到銅帽、鋅皮、碳棒、黑色粉末等物質(zhì)。
（二）回收二氧化錳并測(cè)定碳粉與二氧化錳的質(zhì)量比：

（1）干電池使用時(shí)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成能。
（2）上述操作中灼燒的目的是；
（3）同學(xué)們將過(guò)濾后得到的濾渣干燥后稱得質(zhì)量為25克，充分灼燒后冷卻稱得剩余固體質(zhì)量為20克，則濾渣中二氧化錳與碳粉的質(zhì)量比為。經(jīng)分析，此結(jié)果偏大，老師指出同學(xué)們?cè)趯?shí)驗(yàn)中缺少一步操作，該操作是。
（4）為驗(yàn)證二氧化錳，同學(xué)們用A、B兩支潔凈試管，分別取5毫升3%的過(guò)氧化氫溶液，往A試管中加入少量上述實(shí)驗(yàn)灼燒后得到的固體，如果出現(xiàn)的現(xiàn)象，說(shuō)明為二氧化錳。反應(yīng)的化學(xué)方程式為。
（5）（三）用拆解得到的鋅皮（含雜質(zhì)）制取硫酸鋅晶體。
實(shí)驗(yàn)步驟：①將剪碎后的鋅皮放入燒杯中，加入足量的稀硫酸，充分反應(yīng)；②將上述反應(yīng)后的混合物過(guò)濾。③將濾液加熱濃縮、、過(guò)濾，得到ZnSO4·7H2O晶體。
（6）步驟①中反應(yīng)方程式為 ， 將鋅皮剪碎的目的是。
（7）步驟②需要的儀器有鐵架臺(tái)、燒杯、和玻璃棒，玻璃棒的作用是。
（8）步驟③缺少的操作是。
（9）（四）測(cè)定鋅皮中鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)裝置，取1克鋅皮放于試管中，實(shí)驗(yàn)中將注射器內(nèi)50毫升稀硫酸（足量）完全注入試管中。當(dāng)試管中不再產(chǎn)生氣泡時(shí)立刻讀數(shù)得到量筒中水的體積為350毫升。已知實(shí)驗(yàn)條件下氫氣的密度為0.09g/L。

計(jì)算該鋅皮中鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。（寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程，結(jié)果保留兩位小數(shù)）
（10）上述方法測(cè)得的鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏大，不可能的原因是____________
A.沒(méi)等裝置冷卻就讀數(shù)
B.鋅皮中含有少量鐵
C.試管中有氣體沒(méi)有排出
D.將注射器中稀硫酸全部注入試管中后忘掉夾緊彈簧夾

Answer 1

【答案】
（1）電
（2）除去碳粉（或者將碳粉變成二氧化碳除去,合理即可）
（3）4:1,洗滌
（4）有氣泡產(chǎn)生,2H2O2 2H2O + O2↑
（5）冷卻結(jié)晶
（6）Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑,增大接觸面積,使反應(yīng)更快更充分
（7）漏斗,引流
（8）降溫結(jié)晶（或冷卻結(jié)晶）
（9）解：氫氣的質(zhì)量=（350-50）x10-3L ×0.09g/L = 0.027g 設(shè)鋅的質(zhì)量為x

Zn + H2SO4 = ZnSO4 +	H2↑
65	2
x	0.027g

x =0.8775g鋅皮中鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù) = ×100% = 87.75%
（10）C,D
【解析】（1）干電池使用時(shí)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能。（2）碳在點(diǎn)燃條件下生成氣體二氧化碳?xì)怏w逸出，所以上述操作中灼燒的目的是將碳粉變成二氧化碳除去；（3）過(guò)濾后得到的濾渣是二氧化錳和碳的混合物，干燥后稱得質(zhì)量為25克，充分灼燒后冷卻稱得剩余固體質(zhì)量為20克，則濾渣中二氧化錳與碳粉的質(zhì)量比為20:5=4:1；測(cè)定結(jié)果偏大的原因是沒(méi)有將過(guò)濾后得到的固體進(jìn)行洗滌，固體中有殘留的可溶物，使結(jié)果偏大；（4）為驗(yàn)證二氧化錳，同學(xué)們用A、B兩支潔凈試管，分別取5毫升3%的過(guò)氧化氫溶液，往A試管中加入少量上述實(shí)驗(yàn)灼燒后得到的固體，如果出現(xiàn)有啟瓶器產(chǎn)生的現(xiàn)象，說(shuō)明固體為二氧化錳。反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi) 2H2O2 2H2O + O2↑；（5）將濾液加熱濃縮、降溫結(jié)晶、過(guò)濾，得到ZnSO4·7H2O晶體。（6）步驟①將剪碎后的鋅皮放入燒杯中，加入足量的稀硫酸，充分反應(yīng)；生成硫酸鋅和氫氣，反應(yīng)方程式為Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑，將鋅皮剪碎的目的是反應(yīng)物接觸更充分，反應(yīng)更充分、更快。（7）步驟②是將難溶性固體與液體分離，是過(guò)濾操作，需要的儀器有鐵架臺(tái)、燒杯、漏斗玻璃棒，玻璃棒的作用是引流，防止液體灑在過(guò)濾器的外邊。（9）解：氫氣的質(zhì)量=（350-50）x10-3L ×0.09g/L = 0.027g， 設(shè)鋅的質(zhì)量為x

Zn + H2SO4 = ZnSO4 +	H2↑
65	2
x	0.027g

x =0.8775g

鋅皮中鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù) = ×100% = 87.75% (10). 沒(méi)等裝置冷卻就讀數(shù)，導(dǎo)致氣體的體積偏大，測(cè)定結(jié)果偏大 B．鋅皮中含有少量鐵，鐵比同質(zhì)量的鋅生成氫氣多，使生成氫氣的質(zhì)量比純鋅生成的氫氣多； C．試管中有氣體沒(méi)有排出 ，使少量氫氣剩余在試管內(nèi)，導(dǎo)致收集到的氣體偏少，測(cè)定結(jié)果偏小D. 將注射器中稀硫酸全部注入試管中后忘掉夾緊彈簧夾，使部分氣體進(jìn)入注射器內(nèi)，導(dǎo)致收集到的氣體偏少，測(cè)定結(jié)果偏小。

電池的使用是化學(xué)能變電能的過(guò)程；根據(jù)過(guò)濾的原理分析，過(guò)濾可除去液體中不溶性的固體雜質(zhì)，若涉及到測(cè)定固體的質(zhì)量，最好經(jīng)過(guò)洗滌干燥后稱量，否則會(huì)使得測(cè)量值偏大；根據(jù)鋅與酸能發(fā)生反應(yīng)分析，利用生成氫氣的質(zhì)量代入方程式，可計(jì)算參加反應(yīng)的鋅的質(zhì)量。根據(jù)溶解度受溫度影響較大的物質(zhì)可采用降溫結(jié)晶的方法分析。