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___________。

（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。

（5）步驟①中反應(yīng)方程式為___________，將鋅皮剪碎的目的是__________。

（6）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___________。

（7）步驟③缺少的操作是____________。

（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。

（8）計(jì)算該鋅皮中鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)___________。（寫出計(jì)算過(guò)程，結(jié)果保留兩位小數(shù)）

（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____________

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】電除去碳粉（或者將碳粉變成二氧化碳除去，合理即可）4:1洗滌有氣泡產(chǎn)生2H2O22H2O + O2↑冷卻結(jié)晶Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑增大接觸面積，使反應(yīng)更快更充分漏斗引流降溫結(jié)晶（或冷卻結(jié)晶）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%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_ 2H2O22H2O + O2↑；（三）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。（6）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。（四）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↑

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X 0.027g

x =0.8775g

鋅皮中鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù) = ×100% = 87.75% (14). 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。