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。
（5）（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。
（6）步骤①中反应方程式为 ， 将锌皮剪碎的目的是。
（7）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。
（8）步骤③缺少的操作是。
（9）（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。

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）
（10）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】
（1）电
（2）除去碳粉（或者将碳粉变成二氧化碳除去,合理即可）
（3）4:1,洗涤
（4）有气泡产生,2H2O2 2H2O + O2↑
（5）冷却结晶
（6）Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑,增大接触面积,使反应更快更充分
（7）漏斗,引流
（8）降温结晶（或冷却结晶）
（9）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%
（10）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_ 2H2O2 2H2O + O2↑；（5）将滤液加热浓缩、降温结晶、过滤，得到ZnSO4·7H2O晶体。（6）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。（7）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。（9）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% (10). 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。

电池的使用是化学能变电能的过程；根据过滤的原理分析，过滤可除去液体中不溶性的固体杂质，若涉及到测定固体的质量，最好经过洗涤干燥后称量，否则会使得测量值偏大；根据锌与酸能发生反应分析，利用生成氢气的质量代入方程式，可计算参加反应的锌的质量。根据溶解度受温度影响较大的物质可采用降温结晶的方法分析。