Question

4．某化学兴趣小组回收利用废旧干电池．
实验 1 回收填料中的二氧化锰和氯化铵
查阅资料：废旧干电池填料的主要成分为二氧化锰、炭粉、氯化铵和氯化锌等，其中氯化铵、氯化锌可于水．兴趣小组的同学们设计回收物质的流程如图1所示．

（1）操作1 和操作2 的名称都是过滤，该操作中玻璃棒的作用是引流．
（2）灼烧滤渣 l 的目的是除去炭粉．
（3）己知滤液 1 中氯化铵和氯化锌的浓度相近．在某温度下蒸发滤液1 时，大量的氯化铵晶体先析出，说明该温度下氯化铵溶解度＜氯化锌的溶解度（填“＜”、“=”或“＞”）．
实验 2 利用外壳回收物锌制取氢气及相关探究
（4）用锌和稀硫酸制取氢气．己知氢气密度比空气小且难溶于水，提供装置如图2．
①应选择：发生装置为B（填编号），排空气法收集装置为D（填编号）．
②若用排水法收集并测定气体的体积，气体从装置B导管口b（填“a”或“b”） 进；选用仪器 F 测量排出水的体积，仪器 F 名称是量筒．
（5）探究影响锌与稀硫酸反应快慢的因素．反应过程中，用前 10min 内收集的氢气体积比较反应的快慢．控制其他条件相同，进行下表四组实验，获得数据如表．

验实号编	试剂		前10 min内产生的氢气体积（mL）
	不同纯度的锌	不同体积和浓度的稀硫酸
a	纯锌	30 mL 30%	564.3
b	含杂质的锌	30 InL 30%	634.7
c	纯锌	30 mL 20%	449.3
d	纯锌	40 mL 30%	602.8

①比较实验 a 和实验 b，可以得到的结论是与同体积同浓度的稀硫酸反应，含杂质的锌比纯锌反应速率要快．
②为了研究硫酸浓度对反应快慢的影响，需比较实验a和实验c（填编号）．
③控制其他条件相同，需控制的条件是锌粒形状大小（例举一种条件即可）．

Answer 1

分析 （1）根据操作1分离混合物的状态及过滤可用于难溶性固体和可溶性固体的分离进行分析；
（2）根据碳和氧气反应生成二氧化碳进行解答；
（3）根据锌粒和稀硫酸制取氢气属于固体和液体混合制取气体且不需要加热以及氢气的密度比空气的密度小进行解答；
（4）①通过表格比较实验的相同点和不同点得出结论；
②利用控制变量法分析自变量是硫酸的浓度，因变量是反应的快慢进行分析选择对比组；
③从外因寻找需要控制的条件：温度，颗粒大小等．

解答 解：（1）根据流程图操作1和2都是不溶性固体和液体的分离，因此是过滤操作，过滤时玻璃棒起到引流的作用；
（2）因为废旧干电池填料的主要难溶性物质为二氧化锰、炭粉，因此溶解过滤后的滤渣含有二氧化锰和碳粉，而回收二氧化锰，因此通过灼烧可以把碳粉变成二氧化碳，因此灼烧滤渣l的目的是除去碳粉；
（3）用锌和稀硫酸制取氢气，因此发生装置属于固液常温型的B装置；因为氢气密度比空气小且难溶于水，因此可以采用排水法或向下排空气法收集；
排水法收集时导管要短进长出才能排出装置中的水；
（4）①实验a和实验b，相同点是同体积同浓度的稀硫酸，不同点是含杂质的锌和纯锌，结果含杂质的锌比纯锌反应速率要快；
②要研究硫酸浓度对反应快慢的影响，需要不同浓度的硫酸，而要控制锌的纯度相同，比较产生氢气的快慢，因此对比组是a和c；
③控制变量法需要考虑的是自变量和因变量，而其它外界条件均保存相同，因此控制其他条件相同，需控制的条件如；温度（或锌粒形状大小）．
答案：
（1）过滤，引流
（2）除去炭粉；
（3）＜；
（4）①B，D． ②b，量筒；
（5）①与同体积同浓度的稀硫酸反应，含杂质的锌比纯锌反应速率要快；②a；c；  ③锌粒形状大小

点评 本题考查了废电池的物质的回收及有关氢气的制取的探究，知识点较多，属于化学实验基本实验技能的考查，要求在平时的学习中要注意掌握常见的化学操作及其原理，熟练运用．