Question

某校开展课外研究性学习：从废旧干电池中回收碳棒、MnO₂、NH₄Cl、ZnCl₂等物质，整个过程如下，回答有关问题：
（1）如图是干电池的基本构造图，干电池工作时正极上的反应是N

H

+ 4

+e-=NH3↑+

1

2

H2↑则负极上的电极反应式是

Zn-2e^-=Zn²⁺

．MnO₂的作用是除去正极上的某产物，本身生成Mn₂O₃，该反应的化学方程式是

2MnO₂+H₂=Mn₂O₃+H₂O

．
（2）锌皮和碳棒的回收：用钳子和剪子剪开回收的干电池的锌筒，将锌皮和碳棒取出，刷洗干净，将电池内的黑色粉末移入小烧杯中．
（3）氯化铵、氯化锌的提取、分离和检验．①如何从黑色粉末中提取NH₄Cl和ZnCl₂的晶体混合物？写出简要的实验步骤：

向黑色粉末中加入一定量的蒸馏水充分搅拌溶解，过滤，将滤液蒸发浓缩、冷却结晶，再过滤，所得晶体即为ZnCl₂和NH₄Cl的混合物

．
②用什么方法可将NH₄Cl和ZnCl₂的晶体混合物分离开？

加热

．
③写出证明ZnCl₂晶体中含Zn²⁺的操作步骤及实验现象：

取少量ZnCl₂于试管中溶解，将溶液平均分为两等份，分别滴加足量NaOH溶液和氨水，两支试管中均为先后白色沉淀生成，后沉淀又溶解

（已知Zn（OH）₂是两性氢氧化物且能溶解于氨水）
④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仪器除酒精灯外，还有

坩埚、坩埚钳、三脚架、泥三角、玻璃棒

．

Answer 1

分析：（1）锌锰干电池中，锌作为负极，失去电子；MnO₂生成Mn₂O₃，该过程中的Mn化合价降低，被还原，还原剂就是正极产物氢气；
（2）①根据不溶物以及NH₄Cl和ZnCl₂的性质选择分离的方法，不溶物质可直接过滤，用结晶的方法分离NH₄Cl和ZnCl₂；
②根据NH₄Cl易分解的性质选取分离方法；
③Zn²⁺中不管是先滴加强碱性或弱碱性溶液都能先出现白色沉淀，后沉淀溶解；
④加热固体操作需要坩埚，一般来说需要坩埚钳、三脚架、玻璃棒等仪器．

解答：解：（1）在锌锰干电池中，活泼金属锌为电池负极，反应式为Zn-2e^-=Zn²⁺，MnO₂生成Mn₂O₃，该过程中的Mn化合价降低，被还原，还原剂就是正极产物氢气，反应式为
2MnO₂+H₂=Mn₂O₃+H₂O，故答案为：Zn-2e^-=Zn²⁺；2MnO₂+H₂=Mn₂O₃+H₂O；
（3）①黑色粉末既有可溶性的NH₄Cl和ZnCl₂，又有不溶物，所以可以采用溶解、过滤、结晶的办法得到ZnCl₂和NH₄Cl的混合物，
故答案为：向黑色粉末中加入一定量的蒸馏水充分搅拌溶解，过滤，将滤液蒸发浓缩、冷却结晶，再过滤，所得晶体即为ZnCl₂和NH₄Cl的混合物；
②NH₄Cl具有热不稳定性，而且稳定性降低时又能马上化合生成氯化铵，因此可以采用加热方法，故答案为：加热；
③Zn²⁺中不管是先滴加强碱性或弱碱性溶液都能先出现白色沉淀，后沉淀溶解，
故答案为：取少量ZnCl₂于试管中溶解，将溶液平均分为两等份，分别滴加足量NaOH溶液和氨水，两支试管中均为先后白色沉淀生成，后沉淀又溶解；
④灼烧操作需要坩埚，转移坩埚需要坩埚钳，坩埚需要放置在三脚架或铁架台的铁圈上的泥三角中，灼烧过程中要用玻璃棒搅拌，
故答案为：坩埚、坩埚钳、三脚架、泥三角、玻璃棒．

点评：本题是以实验为主的综合题，考查物质的提取、分离、检验及电化学知识，题目较为综合，具有一定难度，学习中注意化学实验知识的积累．