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6.日常使用的干電池是一種鋅錳電池,它的構造是:負極為鋅做的圓筒,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造成環(huán)境污染.學校興趣小組同學準備對廢舊的干電池進行探究.
(一)拆解干電池,得到銅帽、鋅皮、碳棒、黑色粉末等物質.
(二)回收二氧化錳并測定碳粉與二氧化錳的質量比:(如圖1)

(1)干電池使用時將化學能轉化成電能.
(2)上述操作中灼燒的目的是除去碳粉;
(3)同學們將過濾后得到的濾渣干燥后稱得質量為25克,充分灼燒后冷卻稱得剩余固體質量為20克,則濾渣中二氧化錳與碳粉的質量比為4:1.經分析,此結果偏大,老師指出同學們在實驗中缺少一步操作,該操作是洗滌.
(4)為驗證二氧化錳,同學們用A、B兩支潔凈試管,分別取5毫升3%的過氧化氫溶液,往A試管中加入少量上述實驗灼燒后得到的固體,如果出現有氣泡產生的現象,說明為二氧化錳.反應的化學方程式為2H2O2MnO2_2H2O+O2↑.
(三)用拆解得到的鋅皮(含雜質)制取硫酸鋅晶體.
實驗步驟: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;②將上述反應后的混合物過濾.③將濾液加熱濃縮、降溫結晶、過濾,得到ZnSO4•7H2O晶體.
(5)步驟①中反應方程式為Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑,將鋅皮剪碎的目的是增大接觸面積,使反應更快更充分.
(6)步驟②需要的儀器有鐵架臺、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晶.
(四)測定鋅皮中鋅的質量分數.同學們設計了如圖2實驗裝置,取1克鋅皮放于試管中,實驗中將注射器內50毫升稀硫酸(足量)完全注入試管中.當試管中不再產生氣泡時立刻讀數得到量筒中水的體積為350毫升.已知實驗條件下氫氣的密度為0.09g/L.
(8)計算該鋅皮中鋅的質量分數87.75%.
(9)上述方法測得的鋅的質量分數偏大,不可能的原因是CD
A.沒等裝置冷卻就讀數
B.鋅皮中含有少量鐵
C.試管中有氣體沒有排出
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)根據鋅錳干電池工作時,可將化學能轉化為電能進行解答;
(2)根據碳棒可作為干電池的電極,是因為它具有導電性進行解答;
(3)根據碳粉與氧氣反應生成二氧化碳氣體,濾渣要洗滌后在干燥;
(4)根據催化劑的作用分析;
(5)鋅與稀硫酸反應生成硫酸鋅和氫氣,
(6)根據過濾操作分析;
(7)根據結晶的方法分析;
(8)根據氫氣的質量結合方程式計算鋅的質量,及一步計算該鋅皮中鋅的質量分數.
(9)根據鋅皮中鋅的質量分數=×100分析.

解答 解:(1)鋅錳干電池工作時,可將化學能轉化為電能;
(2)碳棒可作為干電池的電極,是因為它具有導電性;
(3)將過濾后得到的濾渣干燥后稱得質量為25克,充分灼燒后冷卻稱得剩余固體質量為20克,所以碳粉的質量為5g,則濾渣中二氧化錳與碳粉的質量比為20g:5g=4:1;由于過濾后沒有洗滌,直接干燥造成剩余固體質量偏大,此結果偏大,
(4)二氧化錳可以加速過氧化氫分解生成水和氧氣,化學方程式為:2H2O2MnO2_2H2O+O2↑;
(5)鋅與稀硫酸反應生成硫酸鋅和氫氣,化學方程式為Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑;將鋅皮剪碎的目的是增大接觸面積,使反應更快更充分;
(6)步驟②是過濾,需要的儀器有鐵架臺、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,采用降溫結晶的方式析出.
(8)生成氫氣的質量為(0.350L-0.05L)×0.09g/L=0.027g
設鋅的質量為x
Zn+H2SO4═ZnSO4+H2
65                           2
x                           0.027g
65x=20.027g
x=0.8775g
鋅皮中鋅的質量分數0.8775g1g×100=87.75%;
(9)A.沒等裝置冷卻就讀數,氣體膨脹,氣體的體積較大,測得的鋅的質量分數偏大;
B.相同質量鋅和鐵與足量的酸反應,鐵生成的氫氣的質量大,鋅皮中含有少量鐵,生成氫氣的質量偏大,測得的鋅的質量分數偏大;
C.試管中有氣體沒有排出,排入集氣瓶中,正好等于產生氫氣的體積,對結果沒影響.
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,對結果沒影響.
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)有氣泡產生;2H2O2MnO2_2H2O+O2↑;
(5)Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑  增大接觸面積,使反應更快更充分;
(6)漏斗;引流;(7)降溫結晶(或冷卻結晶);
(8)87.75%;
(9)C D.

點評 本題容易出錯的地方是對實驗結果的評價,要知道鋅與硫酸反應放出熱量,會造成相應的誤差,必須冷卻到室溫才能進行觀察和計算.

練習冊系列答案
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