Question

【題目】日常使用的干電池是一種鋅錳電池，它的構造是:負極為鋅做的圓筒,正極是一根碳棒,它的周圍被二氧化錳,碳粉和氯化銨的混合劑所包圍，總稱為"碳包"。碳包和鋅筒之間填充著氯化銨、氯化鋅的水溶液和淀粉等組成的糊狀物。廢舊干電池隨意丟棄會造成環境污染。學校興趣小組同學準備對廢舊的干電池進行探究。
（一）拆解干電池，得到銅帽、鋅皮、碳棒、黑色粉末等物質。
（二）回收二氧化錳并測定碳粉與二氧化錳的質量比：

（1）干電池使用時將化學能轉化成能。
（2）上述操作中灼燒的目的是；
（3）同學們將過濾后得到的濾渣干燥后稱得質量為25克，充分灼燒后冷卻稱得剩余固體質量為20克，則濾渣中二氧化錳與碳粉的質量比為。經分析，此結果偏大，老師指出同學們在實驗中缺少一步操作，該操作是。
（4）為驗證二氧化錳，同學們用A、B兩支潔凈試管，分別取5毫升3%的過氧化氫溶液，往A試管中加入少量上述實驗灼燒后得到的固體，如果出現的現象，說明為二氧化錳。反應的化學方程式為。
（5）（三）用拆解得到的鋅皮（含雜質）制取硫酸鋅晶體。
實驗步驟：①將剪碎后的鋅皮放入燒杯中，加入足量的稀硫酸，充分反應；②將上述反應后的混合物過濾。③將濾液加熱濃縮、、過濾，得到ZnSO4·7H2O晶體。
（6）步驟①中反應方程式為 ， 將鋅皮剪碎的目的是。
（7）步驟②需要的儀器有鐵架臺、燒杯、和玻璃棒，玻璃棒的作用是。
（8）步驟③缺少的操作是。
（9）（四）測定鋅皮中鋅的質量分數。同學們設計了如下實驗裝置，取1克鋅皮放于試管中，實驗中將注射器內50毫升稀硫酸（足量）完全注入試管中。當試管中不再產生氣泡時立刻讀數得到量筒中水的體積為350毫升。已知實驗條件下氫氣的密度為0.09g/L。

計算該鋅皮中鋅的質量分數。（寫出計算過程，結果保留兩位小數）
（10）上述方法測得的鋅的質量分數偏大，不可能的原因是____________
A.沒等裝置冷卻就讀數
B.鋅皮中含有少量鐵
C.試管中有氣體沒有排出
D.將注射器中稀硫酸全部注入試管中后忘掉夾緊彈簧夾

Answer 1

【答案】
（1）電
（2）除去碳粉（或者將碳粉變成二氧化碳除去,合理即可）
（3）4:1,洗滌
（4）有氣泡產生,2H2O2 2H2O + O2↑
（5）冷卻結晶
（6）Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑,增大接觸面積,使反應更快更充分
（7）漏斗,引流
（8）降溫結晶（或冷卻結晶）
（9）解：氫氣的質量=（350-50）x10-3L ×0.09g/L = 0.027g 設鋅的質量為x

Zn + H2SO4 = ZnSO4 +	H2↑
65	2
x	0.027g

x =0.8775g鋅皮中鋅的質量分數 = ×100% = 87.75%
（10）C,D
【解析】（1）干電池使用時將化學能轉化成電能。（2）碳在點燃條件下生成氣體二氧化碳氣體逸出，所以上述操作中灼燒的目的是將碳粉變成二氧化碳除去；（3）過濾后得到的濾渣是二氧化錳和碳的混合物，干燥后稱得質量為25克，充分灼燒后冷卻稱得剩余固體質量為20克，則濾渣中二氧化錳與碳粉的質量比為20:5=4:1；測定結果偏大的原因是沒有將過濾后得到的固體進行洗滌，固體中有殘留的可溶物，使結果偏大；（4）為驗證二氧化錳，同學們用A、B兩支潔凈試管，分別取5毫升3%的過氧化氫溶液，往A試管中加入少量上述實驗灼燒后得到的固體，如果出現有啟瓶器產生的現象，說明固體為二氧化錳。反應的化學方程式為_ 2H2O2 2H2O + O2↑；（5）將濾液加熱濃縮、降溫結晶、過濾，得到ZnSO4·7H2O晶體。（6）步驟①將剪碎后的鋅皮放入燒杯中，加入足量的稀硫酸，充分反應；生成硫酸鋅和氫氣，反應方程式為Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑，將鋅皮剪碎的目的是反應物接觸更充分，反應更充分、更快。（7）步驟②是將難溶性固體與液體分離，是過濾操作，需要的儀器有鐵架臺、燒杯、漏斗玻璃棒，玻璃棒的作用是引流，防止液體灑在過濾器的外邊。（9）解：氫氣的質量=（350-50）x10-3L ×0.09g/L = 0.027g， 設鋅的質量為x

Zn + H2SO4 = ZnSO4 +	H2↑
65	2
x	0.027g

x =0.8775g

鋅皮中鋅的質量分數 = ×100% = 87.75% (10). 沒等裝置冷卻就讀數，導致氣體的體積偏大，測定結果偏大 B．鋅皮中含有少量鐵，鐵比同質量的鋅生成氫氣多，使生成氫氣的質量比純鋅生成的氫氣多； C．試管中有氣體沒有排出 ，使少量氫氣剩余在試管內，導致收集到的氣體偏少，測定結果偏小D. 將注射器中稀硫酸全部注入試管中后忘掉夾緊彈簧夾，使部分氣體進入注射器內，導致收集到的氣體偏少，測定結果偏小。

電池的使用是化學能變電能的過程；根據過濾的原理分析，過濾可除去液體中不溶性的固體雜質，若涉及到測定固體的質量，最好經過洗滌干燥后稱量，否則會使得測量值偏大；根據鋅與酸能發生反應分析，利用生成氫氣的質量代入方程式，可計算參加反應的鋅的質量。根據溶解度受溫度影響較大的物質可采用降溫結晶的方法分析。