Question

某学校设计了一节实验活动课，让学生从废旧干电池中回收碳棒、MnO₂、NH₄Cl、ZnCl₂等物质．整个实验过程如下，请回答有关问题：
（1）干电池的基本构造和工作原理．如图为干电池的基本构造图．干电池工作时负极上的电极反应式是

 

，正极上的电极反应式是

 

（已知NH₄⁺的得电子能力大于Zn²⁺）．
（2）锌皮和碳棒的回收．用钳子和剪刀剪开回收的干电池的锌铜，将锌皮和碳棒取出，并用毛刷刷干净，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、检验和分离．
①如何从黑色粉末中提取NH₄Cl和ZnCl₂等晶体的混合物？写出简要的实验步骤：

 

②设计简单的实验证明所得晶体中含有NH₄⁺
实验步骤：

 

实验现象：

 

有关的离子方程式：

 

③用什么方法可将NH₄Cl和ZnCl₂的晶体混合物分离开？

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,原电池和电解池的工作原理,物质的检验和鉴别的实验方案设计

专题：实验设计题,电化学专题

分析：（1）负极为锌，被氧化生成锌离子；正极上NH₄⁺得电子被还原生成氨气；
（3）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将晶体溶于水，加入氢氧化钠，并加热，生成的气体用湿润的红色石蕊试纸检验；
③根据NH₄Cl易分解的性质选取分离方法．

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⁺，正极上NH₄⁺得电子被还原生成氨气，电极方程式为2NH₄⁺+2e^-=2NH₃↑+H₂↑，
故答案为：Zn-2e^-=Zn²⁺；2NH₄⁺+2e^-=2NH₃↑+H₂↑；
（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，具体操作为向小烧杯中加入一定量的蒸馏水，充分搅拌，然后过滤，将滤液移入蒸发皿中，加热蒸发结晶，
故答案为：向小烧杯中加入一定量的蒸馏水，充分搅拌，然后过滤，将滤液移入蒸发皿中，加热蒸发结晶；
②实验证明所得晶体中含有NH₄⁺，可取少量晶体溶于蒸馏水配成溶液．取少许溶液，加入少量NaOH溶液后加热，将湿润的红石蕊试纸放在试管口，如观察到试纸变蓝，可说明存在NH₄⁺，反应的离子方程式为NH₄⁺+OH^-

△   .

NH₃↑+H₂O，
故答案为：取少量晶体溶于蒸馏水配成溶液．取少许溶液，加入少量NaOH溶液后加热，将湿润的红石蕊试纸放在试管口；
实验现象：试纸变蓝；
有关离子方程式：NH₄⁺+OH^-

△   .

NH₃↑+H₂O；
③NH₄Cl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．

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．