Question

【题目】某化学兴趣小组同学在回收废旧电池的同时，开展了如下的实验探究。

（查阅资料）废旧干电池填料的主要成分为二氧化锰、炭粉、氯化铵和氯化锌等，其中氯化铵、氯化锌可溶于水。

（实验1）废干电池的拆卸与处理

（1）兴趣小组同学将废旧干电池卸下的锌筒、碳棒冲洗干净，备用。

（2）将铜帽放入盐酸中，除去锈污，冲洗备用。

（实验2）检验废干电池筒内黑色固体中的二氧化锰存在

兴趣小组同学设计了如下图所示的实验：

（1）操作③灼烧黑色滤渣时，会产生一种气体能使澄清石灰水变浑浊，灼烧时的表达式为____；澄清石灰水变浑浊的表达式为____。

（2）操作④试管中产生的气体能使带火星木条复燃，该气体为__________。

（3）由此得出结论：滤渣中黑色固体化学式为_____和 _____

（实验3）利用回收锌皮制取氢气及相关探究

（1）用锌皮和稀硫酸制取氢气。用适当的发生装置，采用排水法收集并测定氢气的体积（如右图），气体从装置A导管口___（填“ a ”或“ b ” ) 进，选用仪器B测量排出水的体积，仪器B名称是______。

（2）探究影响锌与稀硫酸反应快慢的因素。反应过程中用前10 min 内

收集的氢气体积比较反应的快慢。控制其他条件相同，进行下表4组实验，获得数据如下。

实验编号	试剂		前10 min内产生的 氢气体积(mL)
	锌的纯度	稀硫酸的体积和浓度
a	纯锌	30 mL 30 %	564.3
b	含杂质的锌	30 mL 30 %	634.7
c	纯锌	30 mL 20 %	449.3
d	纯锌	40 mL 30 %	602.8

［数据分析］

①比较实验a和实验b得到的结论是：_________________________。

②为了研究硫酸浓度对反应快慢的影响，需比较实验____________（填实验编号）。

③探究影响该反应快慢的因素，还需控制的条件是：______________（一例即可）。

（实验4）探究经处理干净的二氧化锰在氯酸钾分解反应中的催化作用(已知氯化钾可溶)

（1）把干燥纯净的24.5g氯酸钾和5.5g二氧化锰混匀、装入大试管中，加热。

（2）待反应完全后，将试管冷却、称量，得到20.4g残留固体。

（3）再将残留固体经溶解、_____、洗涤、干燥、称量，得到5.5g黑色固体。

［数据分析］

①该实验说明：二氧化锰在氯酸钾分解反应前后，_____不变。

②完全反应后制得氧气的质量是______g。（提示：已知所有化学反应遵循如下规律：参加化学反应的各物质的质量总和等于反应后生成各生成物的质量总和）

［实验反思］

要证明二氧化锰是氯酸钾分解反应的催化剂，还要做一个对比实验：将等质量的2份氯酸钾粉末，其中一份加入少量的上述实验所得二氧化锰混匀、装入试管，另一份装入另一试管，加热，比较____________的大小。

Answer 1

【答案】碳+氧气二氧化碳氢氧化钙+二氧化碳碳酸钙+水氧气MnO2Cb量筒。其他条件相同时，含杂质的锌比纯锌反应速率要快。ac温度或锌粒大小过滤质量9.6。产生氧气的速率。

【解析】

（1）电池的材料中，碳粉与氧气反应后生成了二氧化碳气体，可以使澄清石灰水变浑浊， 反应的文字表达式为：碳+氧气二氧化碳。二氧化碳与澄清石灰水中的氢氧化钙反应生成碳酸钙，反应的文字表达式为：氢氧化钙+二氧化碳碳酸钙+水。

（2）氧气可以使带火星的木条复燃，故该气体是氧气。

（3）操作4中的过氧化氢与黑色的固体可以生成大量的氧气，故该黑色固体为二氧化锰，操作3中的黑色固体灼烧后能生成二氧化碳气体，故该黑色固体是碳，故滤渣中的黑色固体的化学式为：C、MnO2。

（4）氢气的密度比水的密度小，故用排水法收集该气体时，氢气从短管b通入。仪器B是量筒。

（5）①由实验ab可知，其他条件相同的情况下，含有杂质的锌比纯锌生成的氢气多，故其他条件相同时，含杂质的锌比纯锌反应速率要快。②为了研究硫酸浓度对反应快慢的影响，需要将其他的条件可知相同，只有硫酸的浓度不同，故选ac。③温度或锌粒与酸的接触面积都有可能影响反应的速率，故探究影响该反应快慢的因素，还需控制的条件是温度或锌粒大小。

（6）将二氧化锰固体和液体分离的步骤为过滤。①二氧化锰在反应前后的质量都是5.5g，故说明二氧化锰在反应前后的质量不变。②根据质量守恒定律，完全反应后制得氧气的质量是24.5g+5.5g-20.4g=9.6g。

（7）氯酸钾中不加二氧化锰比加入二氧化锰的反应速率慢，故需要观察两个反应产生氧气的速率快慢。