Question

18．普通酸性鋅錳干電池的結(jié)構(gòu)如圖1所示．

某校科學(xué)社團(tuán)為回收二氧化錳并探究其性質(zhì)，對(duì)廢舊的酸性鋅錳干電池進(jìn)行了分拆，流程如圖2：
請(qǐng)回答下列問題：
（1）干電池工作的化學(xué)方程式為Zn+2NH₄Cl+2MnO₂═ZnCl₂+2NH₃↑+X+H₂O，則X的化學(xué)式為Mn₂O₃．
（2）廢電池中的汞會(huì)污染水源和土壤，必須進(jìn)行回收，A同學(xué)對(duì)鋅皮進(jìn)行如圖處理：
熱處理能將鋅和汞分離的原理是利用兩種金屬的沸點(diǎn)不同．
（3）B同學(xué)稱取2g二氧化錳和碳的混合物進(jìn)一步清洗晾干，在氧氣流中灼燒至不再有火星出現(xiàn)，將生成氣體通入澄清石灰水，得到5g沉淀．計(jì)算混合物中二氧化錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．（請(qǐng)寫出計(jì)算過程）
（4）C同學(xué)在老師的指導(dǎo)下用二氧化錳與濃鹽酸在微熱條件下制取氯氣（Cl₂），同時(shí)生成水和氯化錳（MnCl₂），氯化錳中錳元素的化合價(jià)為+2，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式4HCl（濃）+MnO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+2H₂O+Cl₂↑．
（5）D同學(xué)使用圖4所示裝置制取氧氣，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)放熱且過于劇烈，不易控制．E同學(xué)將二氧化錳粉末、水泥和水混合，制成邊長(zhǎng)一厘米左右的小方塊，晾干后置于圖5所示裝置內(nèi)的多孔塑料板上，加入適量過氧化氫溶液．此操作能獲得平穩(wěn)的氣流，主要原因是：制成塊狀固體后，反應(yīng)物之間的接觸面積變�。魂P(guān)閉止水夾時(shí)，試管氣壓增大，將液體壓回長(zhǎng)頸漏斗，固液分離，反應(yīng)停止．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)化學(xué)反應(yīng)遵循質(zhì)量守恒定律可知，在化學(xué)反應(yīng)前后元素的種類和數(shù)目及原子的種類和數(shù)都不變，則可利用電池中的化學(xué)反應(yīng)借助守恒的方法判斷X的化學(xué)式．（2）根據(jù)金屬的性質(zhì)來分析；
（3）利用化學(xué)方程式計(jì)算出碳的質(zhì)量然后在進(jìn)行二氧化錳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算；
（4）根據(jù)化合物中元素化合價(jià)的計(jì)算方法以及方程式的書寫方法來分析；
（5）根據(jù)改進(jìn)后的裝置特點(diǎn)來分析．

解答 解：（1）由電池工作時(shí)反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Zn+2MnO₂+2NH₄Cl═ZnCl₂+2NH₃↑+X+H₂O，可以看出Zn、Cl、H、N四種元素的原子個(gè)數(shù)在反應(yīng)前后都相等，而Mn、O兩種元素的原子個(gè)數(shù)反應(yīng)前后不相等，反應(yīng)前有2個(gè)錳原子，4個(gè)氧原子，反應(yīng)后出現(xiàn)了1個(gè)氧原子，所以可以判斷則X中應(yīng)含有2個(gè)錳原子和3個(gè)氧原子，則X的化學(xué)式為Mn₂O₃．故填：Mn₂O₃；
（2）鋅和汞兩種金屬的沸點(diǎn)不同，可采用熱處理的方法加以分離；故填：沸點(diǎn)；
（3）在加熱時(shí)，碳生成了二氧化碳，二氧化碳通入石灰水中產(chǎn)生了碳酸鈣沉淀．C+O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$CO₂，CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O，由以上兩個(gè)化學(xué)方程式可知，碳、二氧化碳以及碳酸鈣之間的關(guān)系為：C～CO₂～CaCO₃
設(shè)碳的質(zhì)量為x
C～CO₂～CaCO₃
12 100
x 5g
$\frac{12}{x}=\frac{100}{5g}$
x=0.6g
混合物中二氧化錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{2g-0.6g}{2g}×$=70%
答：混合物中二氧化錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%．
（4）在氯化錳（MnCl₂）中，氯元素顯-1價(jià)，則錳元素顯+2價(jià)，反應(yīng)的方程式為4HCl（濃）+MnO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+2H₂O+Cl₂↑，故填：+2；4HCl（濃）+MnO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+2H₂O+Cl₂↑；
（5）制成塊狀固體后，反應(yīng)物之間的接觸面積變小，關(guān)閉止水夾時(shí)，試管氣壓增大，將液體壓回長(zhǎng)頸漏斗，固液分離，反應(yīng)停止；均能通過控制獲取平穩(wěn)的氣流；故填：制成塊狀固體后，反應(yīng)物之間的接觸面積變��；關(guān)閉止水夾時(shí)，試管氣壓增大，將液體壓回長(zhǎng)頸漏斗，固液分離，反應(yīng)停止．

點(diǎn)評(píng) 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．