Question

电池是日常必备用品之一，但它也是环境污染的一个重要来源．下面是某兴趣小组利用废旧锌锰干电池作为原料，并进行相关探究的过程，请参与其中
知识储备：
（1）锌锰电池的构造和组成（如图1所示）
（2）结晶水合物：当一些溶质从溶液里结晶析出时，晶体里结合着一定数目的水分子，这样的水分子叫结晶水．含有结晶水的化合物称为结晶水合物．硫酸盐常以结晶水合物的形式存在，如胆矾-CuSO₄?5H₂O，明矾-KAl（SO₄）₂?12H₂O等．
（3）结晶水合物的特殊性质：在逐步升温的条件下，结晶水合物能部分或全部失去结晶水，如蓝色的胆矾晶体（CuSO₄?5H₂O）在受热时可失去结晶水变为白色的无水硫酸铜粉末（CuSO₄）．
（Ⅰ）制备皓矾晶体（ZnSO₄?xH₂O）
小组同学参观了某回收废旧锌锰电池的工厂，其回收工艺流程如图2所示：
（1）已知“锰粉”中除含极少量ZnCl₂、Zn（OH）₂外，主要成分应NH₄Cl、C、

 

，则加入30%盐酸与Zn（OH）₂发生的反为：

 

．
（2）操作1、操作2均为

 

，玻璃棒的作用是

 

．
（3）将滤液2蒸发浓缩、冷却结晶可得皓矾（ZnSO₄?xH₂O）晶体，蒸发时要用玻璃棒不断搅拌，目的是防止

 

引起液滴飞溅．
（Ⅱ）皓矾晶体中结晶水含量的测定
小组同学将部分皓矾晶体（ZnSO₄?xH₂O）带回实验室，用如图3所示装置测定晶体中结晶水的含量（图中半透膜可让气体通过又可防止固体粉末进入导管）：称取28.7g晶体置于C装置的硬质玻璃管中，加热至完全失去结晶水，冷却至常温后，称量玻璃管中固体的质量为16.1g．
（1）B中的试剂可从下列物质中选取，你的选择是

 

．
A．浓硫酸     B．硝酸银溶液     C．饱和碳酸氢钠溶液    D．澄清石灰水
（2）实验中有以下步骤，正确的实验操作顺序是

 

（填选项序号）：
①打开K₁ ②关闭K₁ ③点燃酒精灯   ④熄灭酒精灯使C中玻璃管冷却至常温
（3）实验过程中若不通入CO₂，测得结果将

 

（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）．
（4）根据实验结果，计算皓矾晶体中结晶水的x值为

 

．（写出计算过程）
（Ⅲ）兴趣拓展--回收二氧化锰
小组同学改进实验（Ⅰ）中锰粉的操作步骤后，即可回收二氧化锰固体．
（1）小王同学认为试剂a为水，你认为能不能实现实验目的？答：

 

．
（2）灼烧一般要在

 

（填仪器名称）中进行，同时需要的仪器还有泥三角、三脚架等．此处在空气最充分灼烧的目的是除去滤渣中的

 

．
（Ⅳ）你还想研究的问题是什么？

 

．

Answer 1

考点：混合物的分离方法,实验探究物质的组成成分以及含量,过滤的原理、方法及其应用,金属的化学性质,盐的化学性质,书写化学方程式、文字表达式、电离方程式

专题：物质的分离和提纯,科学探究

分析：（Ⅰ）（1）根据图中干电池的构造可知“锰粉”中所含的物质和酸碱中和反应；
（2）根据操作1分离混合物的状态及过滤可用于难溶性固体和可溶性固体的分离进行分析；
（3）根据蒸发时玻璃棒搅拌的作用解答；
（Ⅱ）（1）根据实验的目的是测定皓矾中结晶水的含量所以不使水蒸气随二氧化碳进入碱石灰中分析解答；
（2）根据加热C之前要先通二氧化碳排净装置中的空气后再加热，停止加热待装置冷却后才能停止通二氧化碳解答；
（3）根据空气中含有水蒸气，会影响皓矾中结晶水的测定结果解答；
（4）根据C装置中固体质量的减轻就是失去的结晶水的质量解答；
（Ⅲ）（1）根据锰粉的主要成分及其溶解性分析解答；
（2）根据灼烧所需的仪器和灼烧的目的解答；
（Ⅳ）根据实验中的基本操作和锰粉的成分解答．

解答：解：（Ⅰ）（1）从图1可知锰粉中含有碳、二氧化锰和氯化锌；氢氧化锌和盐酸反应生成氯化锌和水；
（2）根据流程图操作1和2都是不溶性固体和液体的分离，因此是过滤操作，过滤时玻璃棒起到引流的作用；
（3）蒸发时用玻璃棒不断搅拌，防止局部受热造成液滴飞溅；
（Ⅱ）（1）实验的目的是测定皓矾中结晶水的含量所以不使水蒸气随二氧化碳进入碱石灰中，所以B中的试剂具有吸水性，题中四中物质中只有A浓硫酸具有吸水性；
（2）加热C之前要先通二氧化碳排净装置中的空气后再加热，停止加热待装置冷却后才能停止通二氧化碳；
（3）空气中含有水蒸气，碱石灰吸收的既有皓矾分解得到的水蒸气也有空气中的水蒸气，使测定的结果偏大；
（4）28.7g皓矾晶体中结晶水的质量为28.7g-16.1g=12.6g，ZnSO₄?xH₂O中结晶水的质量分数为

18 x

161+18 x

=

12.6g

28.7g

x=7
（Ⅲ）（1）“锰粉”中主要成分应NH₄Cl、C、二氧化锰，其中氯化铵溶于水，碳和二氧化锰不溶，所以加水氯化铵溶解其余的成分不溶；
（2）坩埚可用于灼烧，灼烧过程锰粉中的碳和空气中的氧气反应生成二氧化碳从而除去锰粉中的碳；
（Ⅳ）从图中实验可知回收了锰粉中的二氧化锰，氯化铵是一种常见的氮肥也可回收；
故答案：（Ⅰ）MnO₂；Zn（OH）₂+2HCl=ZnCl₂+2H₂O  （2）过滤；引流；（3）局部受热．
（Ⅱ）（1）A；（2）①③④②；（3）偏大；（4）7（过程：略）
（Ⅲ）（1）能；（2）坩埚； 碳（C）
（Ⅳ）能否提取氯化铵？（合理答案即可）．

点评：本题以信息题的方式考查了物质的分离和提纯，侧重能力的考查．