Question

锌锰干电池是最早使用的化学电池，其基本构造如图1所示．
（1）锌锰干电池的负极电极反应式是______，电路中每通过0.4mol e^-，负极质量减少______g；工作时NH₄⁺离子在正极放电产生2种气体，其中一种气体分子是含10e^-的微粒，正极的电极反应式是______．
（2）某研究小组对电池内黑色糊状物进行了如图2所示实验

已知：Zn（OH）₂是两性氢氧化物．完成下列实验报告：

实验步骤	实验现象	实验结论
①取少量上述无色溶液于试管中，逐滴加入NaOH溶液，直至过量．	生成白色沉淀，______	无色溶液中 存在Zn2+离子
②______	______	无色溶液中 存在NH4+离子

（3）利用残渣中分离出的MnO₂，研究其在H₂O₂制O₂过程中的作用．实验装置如图3所示．将等物质的量浓度、等体积H₂O₂溶液加入分液漏斗中，分别进行2个实验（气体的体积在相同条件下测定）．

序号	烧瓶中的物质	实验记录	实验结论与解释
实验一	足量MnO2	收集到56mL气体	MnO2做催化剂
实验二	足量MnO2 和稀硫酸	黑色粉末部分溶解， 收集到112mL气体	______ ______

①实验一、二中参加反应的H₂O₂的物质的量之比为______；
②实验二中反应的离子方程式为______；
③在测量气体体积时，除要注意待气体温度恢复至室温、平视读数外，还需要注意______．

Answer 1

解：（1）锌锰干电池的负极上Zn失去电子，负极反应为Zn-2e^-═Zn²⁺，负极消耗1mol时转移2mol电子，每通过0.4mole^-，负极质量减少0.2mol×65g/mol=13.0g，由NH₄⁺离子在正极放电产生2种气体，其中一种气体分子是含10e^-的微粒为氨气，另一种为氢气，正极反应为2NH₄⁺+2e^-═2NH₃↑+H₂↑，
故答案为：Zn-2e^-═Zn²⁺；13.0；2NH₄⁺+2e^-═2NH₃↑+H₂↑；
（2）①无色溶液中含Zn²⁺、NH₄⁺，加碱均发生反应，先生成的白色沉淀能溶解在强碱溶液中，铵根离子与碱反应生成有刺激性气味的气体为氨气，
故答案为：白色沉淀逐渐溶解，产生刺激性气味的气体；
②检验生成的氨气，则将溶液加热，并将湿润的红色石蕊试纸贴在玻璃棒的一端置于试管口，观察到红色石蕊试纸变蓝，证明含铵根离子，
故答案为：将溶液加热，并将湿润的红色石蕊试纸贴在玻璃棒的一端置于试管口；红色石蕊试纸变蓝；
（3）黑色粉末部分溶解，则二氧化锰反应生成锰离子，Mn元素的化合价降低，则MnO₂做氧化剂，生成Mn²⁺离子，故答案为：MnO₂做氧化剂；生成Mn²⁺离子；
①等物质的量浓度、等体积H₂O₂溶液加入分液漏斗中，实验一中过氧化氢既是氧化剂又是还原剂，实验二中H₂O₂是还原剂，由氧气的体积1：2可知，等物质的量的过氧化氢均完全反应，则参加反应的H₂O₂的物质的量之比为1：1，故答案为：1：1；
②实验二中反应生成锰离子、水、氧气，离子反应为H₂O₂+2H⁺+MnO₂═Mn²⁺+2H₂O+O₂↑，故答案为：H₂O₂+2H⁺+MnO₂═Mn²⁺+2H₂O+O₂↑；
③测量气体体积时，除要注意待气体温度恢复至室温、平视读数外，要注意上下移动B管，使A、B两管中液面相平，故答案为：上下移动B管，使A、B两管中液面相平．
分析：（1）锌锰干电池的负极上Zn失去电子，负极消耗1mol时转移2mol电子，NH₄⁺离子在正极放电产生2种气体，其中一种气体分子是含10e^-的微粒为氨气，另一种为氢气；
（2）Zn（OH）₂是两性氢氧化物，能溶解在NaOH溶液中，无色溶液中含Zn²⁺、NH₄⁺，加碱均发生反应；
（3）黑色粉末部分溶解，则二氧化锰反应生成锰离子，
①等物质的量浓度、等体积H₂O₂溶液加入分液漏斗中，实验一、二中参加反应的H₂O₂的物质的量相同；
②实验二中反应生成锰离子、水、氧气；
③测量气体体积时，除要注意待气体温度恢复至室温、平视读数外，要注意A、B中液面相平．
点评：本题考查较为综合，涉及原电池、离子反应、氧化还原反应及实验设计，明确习题中的信息及物质的性质即可解答，题目难度中等．