Question

7．探究废酸性锌锰干电池内的黑色固体回收利用时，进行了如下图所示实验：

电池的黑色物质主要成分为MnO₂、NH₄Cl、ZnCl₂等物质．请回答以下问题：
（1）该电池的正极反应式为MnO₂+e^-+H⁺=MnOOH，电池反应的离子方程式为Zn+2MnO₂+2H⁺=Zn²⁺+2MnOOH
（2）操作③中所用到的仪器除了酒精灯、玻璃棒外还有蒸发皿．灼烧滤渣中的黑色固体时，产生一种使澄清石灰水变浑浊的气体，由此推测滤渣中还存在的物质为C（填化学式）．操作④的试管加入③中所得黑色滤渣，试管中迅速产生能使带火星的木条复燃的气体，据此可初步认定黑色固体为二氧化锰（填名称）．
（3）浓硝酸见光易分解，写出浓硝酸分解的化学方程式4HNO₃ $\frac{\underline{\;光照\;}}{\;}$4NO₂↑+O₂↑+2H₂O；
（4）实验同学收集浓硝酸分解产生的气体于试管中，把带火星的木条插入其中，发现带火星的木条复燃，该同学认为是因为浓硝酸分解产生了氧气．请回答该同学的结论是否正确，并说明原因结论错误，浓硝酸分解产生的气体中，氧气所占比例和空气中的相同，木条能够复燃证明二氧化氮也会助燃支持燃烧．

Answer 1

分析 （1）该原电池中，Zn易失电子作负极、二氧化锰作正极，正极上二氧化锰得电子发生还原反应，负极上锌失电子发生氧化反应，在得失电子相同条件下正负极电极反应式相加即得电池反应式；
（2）操作③是蒸发溶液，需要的仪器是蒸发皿、玻璃棒、酒精灯等，根据固体的颜色和化学性质分析该物质，能使双氧水迅速产生氧气的黑色物质是二氧化锰．
（3）浓硝酸见光易分解生成二氧化氮、氧气和水；
（4）实验同学收集浓硝酸分解产生的气体于试管中，把带火星的木条插入其中，发现带火星的木条复燃，分解生成的二氧化氮和氧气之比与空气中氮气和氧气之比相同，可能是二氧化氮的助燃性．

解答 解：（1）该原电池中，Zn易失电子作负极、二氧化锰作正极，正极上二氧化锰得电子发生还原反应，电极反应式为MnO₂+e^-+H⁺=MnOOH；负极上锌失电子发生氧化反应，电极反应式为Zn-2e^-=Zn²⁺；在得失电子相同条件下正负极电极反应式相加即得电池反应式，电极反应式为 Zn+2MnO₂+2H⁺=Zn²⁺+2MnOOH；
故答案为：MnO₂+e^-+H⁺=MnOOH；Zn-2e^-=Zn²⁺； Zn+2MnO₂+2H⁺=Zn²⁺+2MnOOH．
（2）操作③是蒸发溶液，需要的仪器是蒸发皿、玻璃棒、酒精灯等，操作③中所用到的仪器除了酒精灯、玻璃棒外还有蒸发皿，使澄清石灰水变浑浊的气体有二氧化碳和二氧化硫，二氧化碳可由黑色的碳单质灼烧制得，二氧化硫可由淡黄色的硫单质灼烧制得，所以该黑色物质是碳单质，能使带火星的木条复燃的气体是氧气，能使双氧水迅速产生氧气的黑色固体物质是二氧化锰，
故答案为：蒸发皿；C；二氧化锰；
（3）浓硝酸见光易分解生成二氧化氮、氧气和水，反应的化学方程式为：4HNO₃$\frac{\underline{\;光照\;}}{\;}$4NO₂↑+O₂↑+2H₂O，
故答案为：4HNO₃$\frac{\underline{\;光照\;}}{\;}$4NO₂↑+O₂↑+2H₂O；
（4）实验同学收集浓硝酸分解产生的气体于试管中，把带火星的木条插入其中，发现带火星的木条复燃，分解生成的二氧化氮和氧气之比与空气中氮气和氧气之比相同，可能是二氧化氮的助燃性，所以结论错误，浓硝酸分解产生的气体中，氧气所占比例和空气中的相同，木条能够复燃证明二氧化氮也会助燃支持燃烧，
故答案为：结论错误，浓硝酸分解产生的气体中，氧气所占比例和空气中的相同，木条能够复燃证明二氧化氮也会助燃支持燃烧．

点评 本题考查了基本实验操作及离子的检验，熟悉原电池原理、物质性质和反应产物的判断是解题关键，题目难度中等．