Question

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．

Answer 1

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�具有�?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�具有�?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．