Question

3．锌锰干电池是最早使用的化学电池，其基本构造如图1所示．

（1）锌锰干电池的电路中每通过0.2mole^-，理论上负极质量减少6.5g；工作时NH₄⁺离子在正极放电产生两种气体，其中一种气体分子是含10e^-的微粒，正极的电极反应式是2NH₄⁺+2e^-═2NH₃↑+H₂↑
（2）某研究小组对电池内黑色糊状物进行了下列实验．
已知：Zn（OH）₂是两性氢氧化物．完成下列实验报告．

实验步骤	实验现象	实验结论和解释
取少量上述无色溶液于试 管中，逐滴加入NaOH溶液，直至过量，再加热	生成白色沉淀，白色沉淀逐渐溶解，产生刺激性气味的气体	无色溶液中存在Zn2+、NH4+离子 检验NH4+离子存在的离子方程式是将溶液加热，并将湿润的红色石蕊试纸贴在玻璃棒的一端置于试管口；红色石蕊试纸变蓝

（3）利用残渣中分离出的MnO₂，研究其在H₂O₂制O₂过程中的作用．实验装置如图2所示．将等物质的量浓度、等体积H₂O₂溶液加入烧瓶中，分别进行2个实验（气体的体积在相同条件下测定）．

序号	烧瓶中的物质	实验记录	实验结论与解释
实验一	足量MnO2	收集到56mL气体	MnO2做催化剂
实验二	足量MnO2和稀硫酸	黑色粉末部分溶解， 收集到112mL气体	MnO2做氧化剂，生成Mn2+离子

实验1、2中参加反应的H₂O₂的物质的量之比为1：1，实验二中反应的离子方程式为H₂O₂+2H⁺+MnO₂═Mn²⁺+2H₂O+O₂↑．

Answer 1

分析 （1）锌锰干电池的负极上Zn失去电子，负极消耗1mol时转移2mol电子，NH₄⁺离子在正极放电产生2种气体，其中一种气体分子是含10e^-的微粒为氨气，另一种为氢气；
（2）Zn（OH）₂是两性氢氧化物，能溶解在NaOH溶液中，无色溶液中含Zn²⁺、NH₄⁺，加碱均发生反应；
（3）等物质的量浓度、等体积H₂O₂溶液加入分液漏斗中，实验一、二中参加反应的H₂O₂的物质的量相同；实验二中反应生成锰离子、水、氧气．

解答 解：（1）锌锰干电池的负极上Zn失去电子，负极反应为Zn-2e^-═Zn²⁺，负极消耗1mol时转移2mol电子，每通过0.2mole^-，负极质量减少0.1mol×65g/mol=6.5g，由NH₄⁺离子在正极放电产生2种气体，其中一种气体分子是含10e^-的微粒为氨气，另一种为氢气，正极反应为2NH₄⁺+2e^-═2NH₃↑+H₂↑，
故答案为：6.5；2NH₄⁺+2e^-═2NH₃↑+H₂↑；
（2）①无色溶液中含Zn²⁺、NH₄⁺，加碱均发生反应，先生成的白色沉淀能溶解在强碱溶液中，铵根离子与碱反应生成有刺激性气味的气体为氨气，
②检验生成的氨气，则将溶液加热，并将湿润的红色石蕊试纸贴在玻璃棒的一端置于试管口，观察到红色石蕊试纸变蓝，证明含铵根离子，
故答案为：

实验步骤	实验现象	实验结论和解释
	白色沉淀逐渐溶解，产生刺激性气味的气体	将溶液加热，并将湿润的红色石蕊试纸贴在玻璃棒的一端置于试管口；红色石蕊试纸变蓝

；
（3）等物质的量浓度、等体积H₂O₂溶液加入分液漏斗中，实验一中过氧化氢既是氧化剂又是还原剂，实验二中H₂O₂是还原剂，由氧气的体积1：2可知，等物质的量的过氧化氢均完全反应，则参加反应的H₂O₂的物质的量之比为1：1，实验二中反应生成锰离子、水、氧气，离子反应为H₂O₂+2H⁺+MnO₂═Mn²⁺+2H₂O+O₂↑；
故答案为：1：1；H₂O₂+2H⁺+MnO₂═Mn²⁺+2H₂O+O₂↑．

点评 本题考查较为综合，涉及原电池、离子反应、氧化还原反应及实验设计，明确习题中的信息及物质的性质即可解答，题目难度中等，侧重于考查学生的分析能力和对基础知识的应用能力．