Question

为了贯彻“循环经济，防止污染”的理念，某校化学课外活动小组利用废干电池作为再生资源。其实验设计如下：

一、实验目的
从废旧电池中提取有用物质，并检验铵盐的纯度。
二、实验材料
废旧1号电池若干节，钳子等实验用品。
三、实验步骤
1.获取铜帽、锌片、石墨电极
2.从黑色混合物的滤液中提取NH₄Cl
3.提取二氧化锰
（1）有关干电池的基本构造和工作原理如右上图。

电池总反应为：Zn+2NH₄Cl+2MnO₂=Zn（NH₃）2Cl₂+Mn₂O₃+H₂O，干电池工作时负极上的电极反应式为：______________；正极上产生两种气体，则正极的电极反应式为：________________。
（2）用钳子和剪子剪开回收的干电池的锌筒，把铜帽、锌皮和碳棒回收，将电池内的黑色粉末移入小烧杯中。
（3）氯化铵和氯化锌的提取、检验和分离：
①从黑色粉末中提取NH₄Cl和ZnCl₂等晶体的混合物，主要包括：溶解、_________、蒸发、_________。
②设计简单的实验证明所得晶体中含有和Zn²⁺［已知Zn（OH）₂是两性氢氧化物且能溶解于氨水生成Zn］，并填写下列实验报告。

（a）________，（b）___________，（c）__________，（d）__________，（e）__________，（f）___________。
③最后剩余的黑色残渣的主要成分是MnO₂，还有炭黑和有机物等。可用灼烧的方法除去杂质，该实验中需要用到的主要硅酸盐质仪器除酒精灯外还有___________。
（4）晶体中氯化铵质量分数的测定：
已知与HCHO在水溶液中有如下反应：4+6HCHO→（CH₂）₆N₄+4H⁺+6H₂O。称取ag样品溶于水，加入足量的HCHO溶液，配成100mL溶液，再取出10mL，滴入酚酞后，再逐滴滴入cmol/L的NaOH溶液，当滴到VmL时，溶液呈现粉红色，整个过程中不考虑杂质参与反应，则晶体中氯化铵的质量分数ω（NH₄Cl）为___________。

Answer 1

（1）Zn－2e^－=Zn²⁺；2+2e^－=2NH₃↑+H₂↑。

（3）①过滤；结晶 

 ②（a）取所得晶体适量于烧杯中，加水溶解； （b）取（a）所得溶液少许于试管中，加入NaOH溶液并加热；（c）有能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体产生；（d）；（e）取（a）所得少量溶液于试管中，加入NaOH溶液至生成白色沉淀，然后将沉淀分成两份：一份加NaOH溶液至过量；另一份加氨水至过量；（f）两份白色沉淀均溶解  

 ③坩埚、玻璃棒。 

（4）53.5cV/a%。

【试题分析】
这是一道围绕日常生活中常见的干电池设置的试题，涉及电极反应式的书写、有用成分的分离与提纯及其含量的测定。从结构和成分上分析，干电源外壳锌为负极，中间石墨棒为正极，在石墨极上铵离子被还原为氢气和氨气，氢气被二氧化锰氧化，氨气被氯化锌糊状物吸收，内部的成分氯化铵、氯化锌等可通过结晶法分离和提纯，二氧化锰中的杂质可用灼烧的方法除去，最后氯化铵含量的测定只要根据n（NH₄Cl）=n（H⁺）即可。