6.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:(如圖1)

(1)干電池使用時(shí)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能.
(2)上述操作中灼燒的目的是除去碳粉;
(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4:1.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,該操作是洗滌.
(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)有氣泡產(chǎn)生的現(xiàn)象,說(shuō)明為二氧化錳.反應(yīng)的化學(xué)方程式為2H2O2$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H2O+O2↑.
(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、降溫結(jié)晶、過(guò)濾,得到ZnSO4•7H2O晶體.
(5)步驟①中反應(yīng)方程式為Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑,將鋅皮剪碎的目的是增大接觸面積,使反應(yīng)更快更充分.
(6)步驟②需要的儀器有鐵架臺(tái)、燒杯、漏斗和玻璃棒,玻璃棒的作用是引流.
(7)步驟③缺少的操作是降溫結(jié)晶.
(四)測(cè)定鋅皮中鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù).同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了如圖2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.
(8)計(jì)算該鋅皮中鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)87.75%.
(9)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CD
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.

分析 (1)根據(jù)鋅錳干電池工作時(shí),可將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能進(jìn)行解答;
(2)根據(jù)碳棒可作為干電池的電極,是因?yàn)樗哂袑?dǎo)電性進(jìn)行解答;
(3)根據(jù)碳粉與氧氣反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w,濾渣要洗滌后在干燥;
(4)根據(jù)催化劑的作用分析;
(5)鋅與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鋅和氫氣,
(6)根據(jù)過(guò)濾操作分析;
(7)根據(jù)結(jié)晶的方法分析;
(8)根據(jù)氫氣的質(zhì)量結(jié)合方程式計(jì)算鋅的質(zhì)量,及一步計(jì)算該鋅皮中鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù).
(9)根據(jù)鋅皮中鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{鋅的質(zhì)量}{鋅皮的質(zhì)量}×100%$分析.

解答 解:(1)鋅錳干電池工作時(shí),可將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能;
(2)碳棒可作為干電池的電極,是因?yàn)樗哂袑?dǎo)電性;
(3)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,所以碳粉的質(zhì)量為5g,則濾渣中二氧化錳與碳粉的質(zhì)量比為20g:5g=4:1;由于過(guò)濾后沒(méi)有洗滌,直接干燥造成剩余固體質(zhì)量偏大,此結(jié)果偏大,
(4)二氧化錳可以加速過(guò)氧化氫分解生成水和氧氣,化學(xué)方程式為:2H2O2$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H2O+O2↑;
(5)鋅與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鋅和氫氣,化學(xué)方程式為Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑;將鋅皮剪碎的目的是增大接觸面積,使反應(yīng)更快更充分;
(6)步驟②是過(guò)濾,需要的儀器有鐵架臺(tái)、燒杯、漏斗和玻璃棒,玻璃棒的作用是引流;
(7)ZnSO4•7H2O晶體溶解度受溫度影響比較大,采用降溫結(jié)晶的方式析出.
(8)生成氫氣的質(zhì)量為(0.350L-0.05L)×0.09g/L=0.027g
設(shè)鋅的質(zhì)量為x
Zn+H2SO4═ZnSO4+H2
65                           2
x                           0.027g
$\frac{65}{x}=\frac{2}{0.027g}$
x=0.8775g
鋅皮中鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)$\frac{0.8775g}{1g}×100%$=87.75%;
(9)A.沒(méi)等裝置冷卻就讀數(shù),氣體膨脹,氣體的體積較大,測(cè)得的鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏大;
B.相同質(zhì)量鋅和鐵與足量的酸反應(yīng),鐵生成的氫氣的質(zhì)量大,鋅皮中含有少量鐵,生成氫氣的質(zhì)量偏大,測(cè)得的鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏大;
C.試管中有氣體沒(méi)有排出,排入集氣瓶中,正好等于產(chǎn)生氫氣的體積,對(duì)結(jié)果沒(méi)影響.
D.將注射器中稀硫酸全部注入試管中后忘掉夾緊彈簧夾,裝置還是密封的,對(duì)結(jié)果沒(méi)影響.
故答案為:(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$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H2O+O2↑;
(5)Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑  增大接觸面積,使反應(yīng)更快更充分;
(6)漏斗;引流;(7)降溫結(jié)晶(或冷卻結(jié)晶);
(8)87.75%;
(9)C D.

點(diǎn)評(píng) 本題容易出錯(cuò)的地方是對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的評(píng)價(jià),要知道鋅與硫酸反應(yīng)放出熱量,會(huì)造成相應(yīng)的誤差,必須冷卻到室溫才能進(jìn)行觀察和計(jì)算.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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