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日常使用的干电池是一种锌锰电池,它的构造是:负极为锌做的圆筒,正极是一根碳棒,它的周围被二氧化锰,碳粉和*化铵的混合剂所包围,总称为"碳包"。碳包和锌筒之间填充着*化铵、*化锌的水溶液和淀粉等组成的糊状物。废旧干电池随意丢弃会造成环境污染。学校兴趣小组同学准备对废旧的干电池进行探究。
(一)拆解干电池,得到铜帽、锌皮、碳棒、黑*粉末等物质。
(二)回收二氧化锰并测定碳粉与二氧化锰的质量比:
(1)干电池使用时将化学能转化成___________能。
(2)上述*作中灼烧的目的是___________;
(3)同学们将过滤后得到的滤渣干燥后称得质量为25克,充分灼烧后冷却称得剩余固体质量为20克,则滤渣中二氧化锰与碳粉的质量比为___________。经分析,此结果偏大,老师指出同学们在实验中缺少一步*作,该*作是___________。
(4)为验*二氧化锰,同学们用A、B两支洁净试管,分别取5毫升3%的过氧化*溶液,往A试管中加入少量上述实验灼烧后得到的固体,如果出现___________的现象,说明为二氧化锰。反应的化学方程式为___________。
(三)用拆解得到的锌皮(含杂质)制取硫*锌晶体。
实验步骤:①将剪碎后的锌皮放入烧杯中,加入足量的稀硫*,充分反应;②将上述反应后的混合物过滤。③将滤液加热浓缩、_____、过滤,得到ZnSO4·7H2O晶体。
(5)步骤①中反应方程式为___________,将锌皮剪碎的目的是__________。
(6)步骤②需要的仪器有铁架台、烧杯、___________和玻璃棒,玻璃棒的作用是___________。
(7)步骤③缺少的*作是____________。
(四)测定锌皮中锌的质量分数。同学们设计了如下实验装置,取1克锌皮放于试管中,实验中将注*器内50毫升稀硫*(足量)完全注入试管中。当试管中不再产生气泡时立刻读数得到量筒中水的体积为350毫升。已知实验条件下*气的密度为0.09g/L。
(8)计算该锌皮中锌的质量分数___________。(写出计算过程,结果保留两位小数)
(9)上述方法测得的锌的质量分数偏大,不可能的原因是____________
A.没等装置冷却就读数
B.锌皮中含有少量铁
C.试管中有气体没有排出
D.将注*器中稀硫*全部注入试管中后忘掉夹紧*簧夹
【回答】
电 除去碳粉(或者将碳粉变成二氧化碳除去,合理即可) 4:1 洗涤 有气泡产生 2H2O22H2O + O2↑ 冷却结晶 Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑ 增大接触面积,使反应更快更充分 漏斗 引流 降温结晶(或冷却结晶) 解:*气的质量=(350-50)x10-3L ×0.09g/L = 0.027g
设锌的质量为x
Zn + H2SO4 == ZnSO4 + H2↑
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X 0.027g
x =0.8775g
锌皮中锌的质量分数 = ×100% = 87.75% C D
【解析】(1)干电池使用时将化学能转化成电能。
(2)碳在点燃条件下生成气体二氧化碳气体逸出,所以上述*作中灼烧的目的是将碳粉变成二氧化碳除去;(3)过滤后得到的滤渣是二氧化锰和碳的混合物,干燥后称得质量为25克,充分灼烧后冷却称得剩余固体质量为20克,则滤渣中二氧化锰与碳粉的质量比为20:5=4:1;测定结果偏大的原因是没有将过滤后得到的固体进行洗涤,固体中有残留的可溶物,使结果偏大;(4)为验*二氧化锰,同学们用A、B两支洁净试管,分别取5毫升3%的过氧化*溶液,往A试管中加入少量上述实验灼烧后得到的固体,如果出现有启瓶器产生的现象,说明固体为二氧化锰。反应的化学方程式为_ 2H2O22H2O + O2↑;(三)将滤液加热浓缩、降温结晶、过滤,得到ZnSO4·7H2O晶体。(5)步骤①将剪碎后的锌皮放入烧杯中,加入足量的稀硫*,充分反应;生成硫*锌和*气,反应方程式为Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑,将锌皮剪碎的目的是反应物接触更充分,反应更充分、更快。(6)步骤②是将难溶*固体与液体分离,是过滤*作,需要的仪器有铁架台、烧杯、漏斗玻璃棒,玻璃棒的作用是引流,防止液体洒在过滤器的外边。(四)解:*气的质量=(350-50)x10-3L ×0.09g/L = 0.027g, 设锌的质量为x
Zn + H2SO4 == ZnSO4 + H2↑
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X 0.027g
x =0.8775g
锌皮中锌的质量分数 = ×100% = 87.75% (14). 没等装置冷却就读数,导致气体的体积偏大,测定结果偏大 B.锌皮中含有少量铁,铁比同质量的锌生成*气多,使生成*气的质量比纯锌生成的*气多; C.试管中有气体没有排出 ,使少量*气剩余在试管内,导致收集到的气体偏少,测定结果偏小D. 将注*器中稀硫*全部注入试管中后忘掉夹紧*簧夹,使部分气体进入注*器内,导致收集到的气体偏少,测定结果偏小。
知识点:利用化学方程式的简单计算
题型:科学探究题