Question

【題目】某化學(xué)興趣小組同學(xué)在回收廢舊電池的同時(shí)，開展了如下的實(shí)驗(yàn)探究。

（查閱資料）廢舊干電池填料的主要成分為二氧化錳、炭粉、氯化銨和氯化鋅等，其中氯化銨、氯化鋅可溶于水。

（實(shí)驗(yàn)1）廢干電池的拆卸與處理

（1）興趣小組同學(xué)將廢舊干電池卸下的鋅筒、碳棒沖洗干凈，備用。

（2）將銅帽放入鹽酸中，除去銹污，沖洗備用。

（實(shí)驗(yàn)2）檢驗(yàn)廢干電池筒內(nèi)黑色固體中的二氧化錳存在

興趣小組同學(xué)設(shè)計(jì)了如下圖所示的實(shí)驗(yàn)：

（1）操作③灼燒黑色濾渣時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一種氣體能使澄清石灰水變渾濁，灼燒時(shí)的表達(dá)式為____；澄清石灰水變渾濁的表達(dá)式為____。

（2）操作④試管中產(chǎn)生的氣體能使帶火星木條復(fù)燃，該氣體為__________。

（3）由此得出結(jié)論：濾渣中黑色固體化學(xué)式為_____和 _____

（實(shí)驗(yàn)3）利用回收鋅皮制取氫氣及相關(guān)探究

（1）用鋅皮和稀硫酸制取氫氣。用適當(dāng)?shù)陌l(fā)生裝置，采用排水法收集并測定氫氣的體積（如右圖），氣體從裝置A導(dǎo)管口___（填“ a ”或“ b ” ) 進(jìn)，選用儀器B測量排出水的體積，儀器B名稱是______。

（2）探究影響鋅與稀硫酸反應(yīng)快慢的因素。反應(yīng)過程中用前10 min 內(nèi)

收集的氫氣體積比較反應(yīng)的快慢�？刂破渌麠l件相同，進(jìn)行下表4組實(shí)驗(yàn)，獲得數(shù)據(jù)如下。

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	試劑		前10 min內(nèi)產(chǎn)生的 氫氣體積(mL)
	鋅的純度	稀硫酸的體積和濃度
a	純鋅	30 mL 30 %	564.3
b	含雜質(zhì)的鋅	30 mL 30 %	634.7
c	純鋅	30 mL 20 %	449.3
d	純鋅	40 mL 30 %	602.8

［數(shù)據(jù)分析］

①比較實(shí)驗(yàn)a和實(shí)驗(yàn)b得到的結(jié)論是：_________________________。

②為了研究硫酸濃度對(duì)反應(yīng)快慢的影響，需比較實(shí)驗(yàn)____________（填實(shí)驗(yàn)編號(hào)）。

③探究影響該反應(yīng)快慢的因素，還需控制的條件是：______________（一例即可）。

（實(shí)驗(yàn)4）探究經(jīng)處理干凈的二氧化錳在氯酸鉀分解反應(yīng)中的催化作用(已知氯化鉀可溶)

（1）把干燥純凈的24.5g氯酸鉀和5.5g二氧化錳混勻、裝入大試管中，加熱。

（2）待反應(yīng)完全后，將試管冷卻、稱量，得到20.4g殘留固體。

（3）再將殘留固體經(jīng)溶解、_____、洗滌、干燥、稱量，得到5.5g黑色固體。

［數(shù)據(jù)分析］

①該實(shí)驗(yàn)說明：二氧化錳在氯酸鉀分解反應(yīng)前后，_____不變。

②完全反應(yīng)后制得氧氣的質(zhì)量是______g。（提示：已知所有化學(xué)反應(yīng)遵循如下規(guī)律：參加化學(xué)反應(yīng)的各物質(zhì)的質(zhì)量總和等于反應(yīng)后生成各生成物的質(zhì)量總和）

［實(shí)驗(yàn)反思］

要證明二氧化錳是氯酸鉀分解反應(yīng)的催化劑，還要做一個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)：將等質(zhì)量的2份氯酸鉀粉末，其中一份加入少量的上述實(shí)驗(yàn)所得二氧化錳混勻、裝入試管，另一份裝入另一試管，加熱，比較____________的大小。

Answer 1

【答案】碳+氧氣二氧化碳?xì)溲趸�鈣+二氧化碳碳酸鈣+水氧氣MnO2Cb量筒。其他條件相同時(shí)，含雜質(zhì)的鋅比純鋅反應(yīng)速率要快。ac溫度或鋅粒大小過濾質(zhì)量9.6。產(chǎn)生氧氣的速率。

【解析】

（1）電池的材料中，碳粉與氧氣反應(yīng)后生成了二氧化碳?xì)怏w，可以使澄清石灰水變渾濁， 反應(yīng)的文字表達(dá)式為：碳+氧氣二氧化碳。二氧化碳與澄清石灰水中的氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣，反應(yīng)的文字表達(dá)式為：氫氧化鈣+二氧化碳碳酸鈣+水。

（2）氧氣可以使帶火星的木條復(fù)燃，故該氣體是氧氣。

（3）操作4中的過氧化氫與黑色的固體可以生成大量的氧氣，故該黑色固體為二氧化錳，操作3中的黑色固體灼燒后能生成二氧化碳?xì)怏w，故該黑色固體是碳，故濾渣中的黑色固體的化學(xué)式為：C、MnO2。

（4）氫氣的密度比水的密度小，故用排水法收集該氣體時(shí)，氫氣從短管b通入。儀器B是量筒。

（5）①由實(shí)驗(yàn)ab可知，其他條件相同的情況下，含有雜質(zhì)的鋅比純鋅生成的氫氣多，故其他條件相同時(shí)，含雜質(zhì)的鋅比純鋅反應(yīng)速率要快。②為了研究硫酸濃度對(duì)反應(yīng)快慢的影響，需要將其他的條件可知相同，只有硫酸的濃度不同，故選ac。③溫度或鋅粒與酸的接觸面積都有可能影響反應(yīng)的速率，故探究影響該反應(yīng)快慢的因素，還需控制的條件是溫度或鋅粒大小。

（6）將二氧化錳固體和液體分離的步驟為過濾。①二氧化錳在反應(yīng)前后的質(zhì)量都是5.5g，故說明二氧化錳在反應(yīng)前后的質(zhì)量不變。②根據(jù)質(zhì)量守恒定律，完全反應(yīng)后制得氧氣的質(zhì)量是24.5g+5.5g-20.4g=9.6g。

（7）氯酸鉀中不加二氧化錳比加入二氧化錳的反應(yīng)速率慢，故需要觀察兩個(gè)反應(yīng)產(chǎn)生氧氣的速率快慢。