電池是日常必備用品之一,但它也是環(huán)境污染的一個重要來源.下面是某興趣小組利用廢舊鋅錳干電池作為原料,并進(jìn)行相關(guān)探究的過程,請參與其中
知識儲備:
(1)鋅錳電池的構(gòu)造和組成(如圖1所示)
(2)結(jié)晶水合物:當(dāng)一些溶質(zhì)從溶液里結(jié)晶析出時(shí),晶體里結(jié)合著一定數(shù)目的水分子,這樣的水分子叫結(jié)晶水.含有結(jié)晶水的化合物稱為結(jié)晶水合物.硫酸鹽常以結(jié)晶水合物的形式存在,如膽礬-CuSO4?5H2O,明礬-KAl(SO42?12H2O等.
(3)結(jié)晶水合物的特殊性質(zhì):在逐步升溫的條件下,結(jié)晶水合物能部分或全部失去結(jié)晶水,如藍(lán)色的膽礬晶體(CuSO4?5H2O)在受熱時(shí)可失去結(jié)晶水變?yōu)榘咨臒o水硫酸銅粉末(CuSO4).
(Ⅰ)制備皓礬晶體(ZnSO4?xH2O)
小組同學(xué)參觀了某回收廢舊鋅錳電池的工廠,其回收工藝流程如圖2所示:
(1)已知“錳粉”中除含極少量ZnCl2、Zn(OH)2外,主要成分應(yīng)NH4Cl、C、
 
,則加入30%鹽酸與Zn(OH)2發(fā)生的反為:
 

(2)操作1、操作2均為
 
,玻璃棒的作用是
 

(3)將濾液2蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶可得皓礬(ZnSO4?xH2O)晶體,蒸發(fā)時(shí)要用玻璃棒不斷攪拌,目的是防止
 
引起液滴飛濺.
(Ⅱ)皓礬晶體中結(jié)晶水含量的測定
小組同學(xué)將部分皓礬晶體(ZnSO4?xH2O)帶回實(shí)驗(yàn)室,用如圖3所示裝置測定晶體中結(jié)晶水的含量(圖中半透膜可讓氣體通過又可防止固體粉末進(jìn)入導(dǎo)管):稱取28.7g晶體置于C裝置的硬質(zhì)玻璃管中,加熱至完全失去結(jié)晶水,冷卻至常溫后,稱量玻璃管中固體的質(zhì)量為16.1g.
(1)B中的試劑可從下列物質(zhì)中選取,你的選擇是
 

A.濃硫酸     B.硝酸銀溶液     C.飽和碳酸氫鈉溶液    D.澄清石灰水
(2)實(shí)驗(yàn)中有以下步驟,正確的實(shí)驗(yàn)操作順序是
 
(填選項(xiàng)序號):
①打開K1 ②關(guān)閉K1 ③點(diǎn)燃酒精燈   ④熄滅酒精燈使C中玻璃管冷卻至常溫
(3)實(shí)驗(yàn)過程中若不通入CO2,測得結(jié)果將
 
(填“偏大”、“偏小”或“無影響”).
(4)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,計(jì)算皓礬晶體中結(jié)晶水的x值為
 
.(寫出計(jì)算過程)
(Ⅲ)興趣拓展--回收二氧化錳
小組同學(xué)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)(Ⅰ)中錳粉的操作步驟后,即可回收二氧化錳固體.
(1)小王同學(xué)認(rèn)為試劑a為水,你認(rèn)為能不能實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模看穑?div id="qq72l2p" class='quizPutTag' contenteditable='true'> 

(2)灼燒一般要在
 
(填儀器名稱)中進(jìn)行,同時(shí)需要的儀器還有泥三角、三腳架等.此處在空氣最充分灼燒的目的是除去濾渣中的
 

(Ⅳ)你還想研究的問題是什么?
 
考點(diǎn):混合物的分離方法,實(shí)驗(yàn)探究物質(zhì)的組成成分以及含量,過濾的原理、方法及其應(yīng)用,金屬的化學(xué)性質(zhì),鹽的化學(xué)性質(zhì),書寫化學(xué)方程式、文字表達(dá)式、電離方程式
專題:物質(zhì)的分離和提純,科學(xué)探究
分析:(Ⅰ)(1)根據(jù)圖中干電池的構(gòu)造可知“錳粉”中所含的物質(zhì)和酸堿中和反應(yīng);
(2)根據(jù)操作1分離混合物的狀態(tài)及過濾可用于難溶性固體和可溶性固體的分離進(jìn)行分析;
(3)根據(jù)蒸發(fā)時(shí)玻璃棒攪拌的作用解答;
(Ⅱ)(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)的目的是測定皓礬中結(jié)晶水的含量所以不使水蒸氣隨二氧化碳進(jìn)入堿石灰中分析解答;
(2)根據(jù)加熱C之前要先通二氧化碳排凈裝置中的空氣后再加熱,停止加熱待裝置冷卻后才能停止通二氧化碳解答;
(3)根據(jù)空氣中含有水蒸氣,會影響?zhàn)┑\中結(jié)晶水的測定結(jié)果解答;
(4)根據(jù)C裝置中固體質(zhì)量的減輕就是失去的結(jié)晶水的質(zhì)量解答;
(Ⅲ)(1)根據(jù)錳粉的主要成分及其溶解性分析解答;
(2)根據(jù)灼燒所需的儀器和灼燒的目的解答;
(Ⅳ)根據(jù)實(shí)驗(yàn)中的基本操作和錳粉的成分解答.
解答:解:(Ⅰ)(1)從圖1可知錳粉中含有碳、二氧化錳和氯化鋅;氫氧化鋅和鹽酸反應(yīng)生成氯化鋅和水;
(2)根據(jù)流程圖操作1和2都是不溶性固體和液體的分離,因此是過濾操作,過濾時(shí)玻璃棒起到引流的作用;
(3)蒸發(fā)時(shí)用玻璃棒不斷攪拌,防止局部受熱造成液滴飛濺;
(Ⅱ)(1)實(shí)驗(yàn)的目的是測定皓礬中結(jié)晶水的含量所以不使水蒸氣隨二氧化碳進(jìn)入堿石灰中,所以B中的試劑具有吸水性,題中四中物質(zhì)中只有A濃硫酸具有吸水性;
(2)加熱C之前要先通二氧化碳排凈裝置中的空氣后再加熱,停止加熱待裝置冷卻后才能停止通二氧化碳;
(3)空氣中含有水蒸氣,堿石灰吸收的既有皓礬分解得到的水蒸氣也有空氣中的水蒸氣,使測定的結(jié)果偏大;
(4)28.7g皓礬晶體中結(jié)晶水的質(zhì)量為28.7g-16.1g=12.6g,ZnSO4?xH2O中結(jié)晶水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為
18 x
161+18 x
=
12.6g
28.7g

x=7
(Ⅲ)(1)“錳粉”中主要成分應(yīng)NH4Cl、C、二氧化錳,其中氯化銨溶于水,碳和二氧化錳不溶,所以加水氯化銨溶解其余的成分不溶;
(2)坩堝可用于灼燒,灼燒過程錳粉中的碳和空氣中的氧氣反應(yīng)生成二氧化碳從而除去錳粉中的碳;
(Ⅳ)從圖中實(shí)驗(yàn)可知回收了錳粉中的二氧化錳,氯化銨是一種常見的氮肥也可回收;
故答案:(Ⅰ)MnO2;Zn(OH)2+2HCl=ZnCl2+2H2O  (2)過濾;引流;(3)局部受熱.
(Ⅱ)(1)A;(2)①③④②;(3)偏大;(4)7(過程:略)
(Ⅲ)(1)能;(2)坩堝; 碳(C)
(Ⅳ)能否提取氯化銨?(合理答案即可).
點(diǎn)評:本題以信息題的方式考查了物質(zhì)的分離和提純,側(cè)重能力的考查.
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    ,原因是
     

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    按要求填寫下列兩個小題中的空格.
    (1)用數(shù)字和符號表示:2個氫原子
     
    ;一個銨根離子
     
    ;水銀
     

    (2)我們的日常生活中與化學(xué)有著密切的聯(lián)系,食鹽、酒精、食醋、鹽酸、純堿、葡萄糖等物質(zhì)中.能給人體提供能量的營養(yǎng)素是(填化學(xué)式)
     
    ,廚房調(diào)味品中pH小于7的物質(zhì)是(填化學(xué)式)
     

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    寫出下列實(shí)驗(yàn)所需儀器的名稱(各寫一種)
    (1)量取一定體積的液體需用
     
    ;
    (2)用作收集或貯存少量氣體時(shí)需用
     
    ;
    (3)溶解較多量固體時(shí)用
     
    ;
    (4)少量試劑反應(yīng)時(shí)需用容器為
     

    (5)給物質(zhì)加熱用
     

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