Question

某实验小组对普通锌锰废干电池内的黑色固体进行探究，设计如下方案：

已知：Ⅰ、普通锌锰电池的黑色物质主要成分为MnO₂、NH₄Cl、ZnCl₂等物质．
Ⅱ、氢氧化锌为白色粉末，不溶于水，溶于酸、强碱溶液和氨水．
请回答以下问题：
（1）②操作的名称是

 

．
（2）某同学猜想溶液A的成分含有NH₄Cl和ZnCl₂，请你设计一个实验方案，验证其猜想正确，要求在答题卡上按下表格式写出实验操作、预期现象和结论．限选试剂：蒸馏水、2moL?L^-1 HCl、2moL?L^-1 HNO₃、2moL?L^-1NH₃?H₂O、6moL?L^-1NaOH、0.1mol?L^-1 KSCN、0.1mol?L^-1BaCl₂、0.1mol?L^-1AgNO₃、紫色石蕊试液、红色石蕊试纸

实验操作	预期现象	结论
步骤1：各取少量溶液A分装a、b、c三支试管，往a试管，	有白色沉淀产生	说明溶液A含有Cl-
步骤2：往b试管，
步骤3：往c试管，	先产生   ， 后	说明溶液A含有Zn2+

（3）取少量固体C放入试管，滴加入双氧水，观察到有气体产生，写出该反应的化学方程式：

 

．
（4）为测定废干电池中二氧化锰的质量分数，进行下面实验：准确称取a g废干电池固体，溶于稀硫酸，加入碘化钾溶液，充分反应后，用bmol/L硫代硫酸钠标准溶液滴定，用淀粉作指示剂，滴定至终点，重复实验，平均消耗硫代硫酸钠标准溶液的体积为vmL，则废电池中二氧化锰的质量分数的计算表达式为：

 

．（滴定有关反应：MnO₂+2I^-+4H⁺=Mn²⁺+I₂+2H₂O；I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-）

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量

专题：实验探究和数据处理题

分析：（1）根据题意可知是不溶性固体和液体的分离，是过滤操作；
（2）根据滴加 适量0.1mol?L^-1 AgNO₃、2mol?L^-1 HNO₃，有白色沉淀产生，说明溶液A含有Cl^-；铵盐遇到碱溶液会放出氨气进行解答；向ZnCl₂溶液中逐滴滴入稀氨水，先生成Zn（OH）₂白色沉淀，然后沉淀溶解，生成可溶性的[Zn（NH₃）₄]Cl₂；
（3）双氧水在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气，反应的化学方程式为：2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑；
（4）根据关系式：MnO₂～I₂～2S₂O₃^2-，先计算出MnO₂的物质的量和质量，再用MnO₂的质量除以样品质量即可．

解答： 解：（1）因黑色物质中可能含有C、MnO₂、ZnCl₂、NH₄C1等成分，C、MnO₂不溶于水，分离不溶性固体和液体，则是过滤操作，故答案为：过滤；
（2）各取少量溶液A分装a、b、c三支试管，往a试管滴加 适量0.1mol?L^-1 AgNO₃、2mol?L^-1 HNO₃，有白色沉淀产生，说明溶液A含有Cl^-；铵盐遇到碱溶液会放出氨气，所以取少量滤液加入盛有NaOH固体的试管，并稍微加热．有刺激性气味的气体产生，用湿润红色石蕊试纸放在试管口，试纸变蓝，说明有氨气放出，也就证明含有NH₄⁺；从材料中不难看出：向氯化锌溶液逐滴滴入稀氨水，先生成Zn（OH）₂白色沉淀，然后沉淀溶解，生成可溶性的[Zn（NH₃）₄]Cl₂，因此检验Zn²⁺的存在，可以选用稀氨水；
故答案为：

实验操作	预期现象	结论
各取少量溶液A分装a、b、c三支试管，往a试管，滴加适量0.1mol/L-1AgNO3和2moL/L-1 HNO3
往b试管，加入适量6moL/L-1NaOH，加热，将湿润的红色石蕊试纸置于试管口附近	湿润的红色石蕊试纸变蓝色	说明溶液A含有NH4+
往c试管，逐滴加入2moL/L-1NH3?H2O 或 6moL/L-1NaOH 至过量	白色沉淀  白色沉淀溶解

（3）双氧水在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气，反应的化学方程式为：2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑，故答案为：2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑；
（4）Na₂S₂O₃标准溶液的物质的量为bmol/L×V×10^-3L，由关系式：MnO₂～I₂～2S₂O₃^2-，可知：MnO₂的物质的量为

1

2

×bmol/L×V×10^-3L，
MnO₂的质量为：

1

2

×bmol/L×V×10^-3Lcm×87g/mol，所以ω（MnO₂）=

1 2 ×bv×87

a

×100%=

87bv

2×1000a

×100%，
故答案为：

87bv

2×1000a

×100%．

点评：本题主要考查了过滤操作及几种常见气体的检验，通过实验培养学生分析资料、应用知识的能力，掌握物质性质和实验基本操作反应现象分析判断，题目难度中等．