Question

【题目】日常使用的干电池是一种锌锰电池，它的构造是:负极为锌做的圆筒,正极是一根碳棒,它的周围被二氧化锰,碳粉和氯化铵的混合剂所包围，总称为"碳包"。碳包和锌筒之间填充着氯化铵、氯化锌的水溶液和淀粉等组成的糊状物。废旧干电池随意丢弃会造成环境污染。学校兴趣小组同学准备对废旧的干电池进行探究。

（一）拆解干电池，得到铜帽、锌皮、碳棒、黑色粉末等物质。

（二）回收二氧化锰并测定碳粉与二氧化锰的质量比：

（1）干电池使用时将化学能转化成___________能。

（2）上述操作中灼烧的目的是___________；

（3）同学们将过滤后得到的滤渣干燥后称得质量为25克，充分灼烧后冷却称得剩余固体质量为20克，则滤渣中二氧化锰与碳粉的质量比为___________。经分析，此结果偏大，老师指出同学们在实验中缺少一步操作，该操作是___________。

（4）为验证二氧化锰，同学们用A、B两支洁净试管，分别取5毫升3%的过氧化氢溶液，往A试管中加入少量上述实验灼烧后得到的固体，如果出现___________的现象，说明为二氧化锰。反应的化学方程式为___________。

（三）用拆解得到的锌皮（含杂质）制取硫酸锌晶体。

实验步骤：①将剪碎后的锌皮放入烧杯中，加入足量的稀硫酸，充分反应；②将上述反应后的混合物过滤。③将滤液加热浓缩、_____、过滤，得到ZnSO4·7H2O晶体。

（5）步骤①中反应方程式为___________，将锌皮剪碎的目的是__________。

（6）步骤②需要的仪器有铁架台、烧杯、___________和玻璃棒，玻璃棒的作用是___________。

（7）步骤③缺少的操作是____________。

（四）测定锌皮中锌的质量分数。同学们设计了如下实验装置，取1克锌皮放于试管中，实验中将注射器内50毫升稀硫酸（足量）完全注入试管中。当试管中不再产生气泡时立刻读数得到量筒中水的体积为350毫升。已知实验条件下氢气的密度为0.09g/L。

（8）计算该锌皮中锌的质量分数___________。（写出计算过程，结果保留两位小数）

（9）上述方法测得的锌的质量分数偏大，不可能的原因是____________

A．没等装置冷却就读数

B．锌皮中含有少量铁

C．试管中有气体没有排出

D. 将注射器中稀硫酸全部注入试管中后忘掉夹紧弹簧夹

Answer 1

【答案】电除去碳粉（或者将碳粉变成二氧化碳除去，合理即可）4:1洗涤有气泡产生2H2O22H2O + O2↑冷却结晶Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑增大接触面积，使反应更快更充分漏斗引流降温结晶（或冷却结晶）解：氢气的质量=（350-50）x10-3L ×0.09g/L = 0.027g

设锌的质量为x

Zn + H2SO4 == ZnSO4 + H2↑

65 2

X 0.027g

x =0.8775g

锌皮中锌的质量分数 = ×100% = 87.75%C D

【解析】（1）干电池使用时将化学能转化成电能。

（2）碳在点燃条件下生成气体二氧化碳气体逸出，所以上述操作中灼烧的目的是将碳粉变成二氧化碳除去；（3）过滤后得到的滤渣是二氧化锰和碳的混合物，干燥后称得质量为25克，充分灼烧后冷却称得剩余固体质量为20克，则滤渣中二氧化锰与碳粉的质量比为20:5=4:1；测定结果偏大的原因是没有将过滤后得到的固体进行洗涤，固体中有残留的可溶物，使结果偏大；（4）为验证二氧化锰，同学们用A、B两支洁净试管，分别取5毫升3%的过氧化氢溶液，往A试管中加入少量上述实验灼烧后得到的固体，如果出现有启瓶器产生的现象，说明固体为二氧化锰。反应的化学方程式为_ 2H2O22H2O + O2↑；（三）将滤液加热浓缩、降温结晶、过滤，得到ZnSO4·7H2O晶体。（5）步骤①将剪碎后的锌皮放入烧杯中，加入足量的稀硫酸，充分反应；生成硫酸锌和氢气，反应方程式为Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑，将锌皮剪碎的目的是反应物接触更充分，反应更充分、更快。（6）步骤②是将难溶性固体与液体分离，是过滤操作，需要的仪器有铁架台、烧杯、漏斗玻璃棒，玻璃棒的作用是引流，防止液体洒在过滤器的外边。（四）解：氢气的质量=（350-50）x10-3L ×0.09g/L = 0.027g， 设锌的质量为x

Zn + H2SO4 == ZnSO4 + H2↑

65 2

X 0.027g

x =0.8775g

锌皮中锌的质量分数 = ×100% = 87.75% (14). 没等装置冷却就读数，导致气体的体积偏大，测定结果偏大 B．锌皮中含有少量铁，铁比同质量的锌生成氢气多，使生成氢气的质量比纯锌生成的氢气多； C．试管中有气体没有排出 ，使少量氢气剩余在试管内，导致收集到的气体偏少，测定结果偏小D. 将注射器中稀硫酸全部注入试管中后忘掉夹紧弹簧夹，使部分气体进入注射器内，导致收集到的气体偏少，测定结果偏小。