Question

電池是日常必備用品之一，但它也是環境污染的一個重要來源．下面是某興趣小組利用廢舊鋅錳干電池作為原料，并進行相關探究的過程，請參與其中
知識儲備：
（1）鋅錳電池的構造和組成（如圖1所示）
（2）結晶水合物：當一些溶質從溶液里結晶析出時，晶體里結合著一定數目的水分子，這樣的水分子叫結晶水．含有結晶水的化合物稱為結晶水合物．硫酸鹽常以結晶水合物的形式存在，如膽礬-CuSO₄?5H₂O，明礬-KAl（SO₄）₂?12H₂O等．
（3）結晶水合物的特殊性質：在逐步升溫的條件下，結晶水合物能部分或全部失去結晶水，如藍色的膽礬晶體（CuSO₄?5H₂O）在受熱時可失去結晶水變為白色的無水硫酸銅粉末（CuSO₄）．
（Ⅰ）制備皓礬晶體（ZnSO₄?xH₂O）
小組同學參觀了某回收廢舊鋅錳電池的工廠，其回收工藝流程如圖2所示：
（1）已知“錳粉”中除含極少量ZnCl₂、Zn（OH）₂外，主要成分應NH₄Cl、C、

 

，則加入30%鹽酸與Zn（OH）₂發生的反為：

 

．
（2）操作1、操作2均為

 

，玻璃棒的作用是

 

．
（3）將濾液2蒸發濃縮、冷卻結晶可得皓礬（ZnSO₄?xH₂O）晶體，蒸發時要用玻璃棒不斷攪拌，目的是防止

 

引起液滴飛濺．
（Ⅱ）皓礬晶體中結晶水含量的測定
小組同學將部分皓礬晶體（ZnSO₄?xH₂O）帶回實驗室，用如圖3所示裝置測定晶體中結晶水的含量（圖中半透膜可讓氣體通過又可防止固體粉末進入導管）：稱取28.7g晶體置于C裝置的硬質玻璃管中，加熱至完全失去結晶水，冷卻至常溫后，稱量玻璃管中固體的質量為16.1g．
（1）B中的試劑可從下列物質中選取，你的選擇是

 

．
A．濃硫酸     B．硝酸銀溶液     C．飽和碳酸氫鈉溶液    D．澄清石灰水
（2）實驗中有以下步驟，正確的實驗操作順序是

 

（填選項序號）：
①打開K₁ ②關閉K₁ ③點燃酒精燈   ④熄滅酒精燈使C中玻璃管冷卻至常溫
（3）實驗過程中若不通入CO₂，測得結果將

 

（填“偏大”、“偏小”或“無影響”）．
（4）根據實驗結果，計算皓礬晶體中結晶水的x值為

 

．（寫出計算過程）
（Ⅲ）興趣拓展--回收二氧化錳
小組同學改進實驗（Ⅰ）中錳粉的操作步驟后，即可回收二氧化錳固體．
（1）小王同學認為試劑a為水，你認為能不能實現實驗目的？答：

 

．
（2）灼燒一般要在

 

（填儀器名稱）中進行，同時需要的儀器還有泥三角、三腳架等．此處在空氣最充分灼燒的目的是除去濾渣中的

 

．
（Ⅳ）你還想研究的問題是什么？

 

．

Answer 1

考點：混合物的分離方法,實驗探究物質的組成成分以及含量,過濾的原理、方法及其應用,金屬的化學性質,鹽的化學性質,書寫化學方程式、文字表達式、電離方程式

專題：物質的分離和提純,科學探究

分析：（Ⅰ）（1）根據圖中干電池的構造可知“錳粉”中所含的物質和酸堿中和反應；
（2）根據操作1分離混合物的狀態及過濾可用于難溶性固體和可溶性固體的分離進行分析；
（3）根據蒸發時玻璃棒攪拌的作用解答；
（Ⅱ）（1）根據實驗的目的是測定皓礬中結晶水的含量所以不使水蒸氣隨二氧化碳進入堿石灰中分析解答；
（2）根據加熱C之前要先通二氧化碳排凈裝置中的空氣后再加熱，停止加熱待裝置冷卻后才能停止通二氧化碳解答；
（3）根據空氣中含有水蒸氣，會影響皓礬中結晶水的測定結果解答；
（4）根據C裝置中固體質量的減輕就是失去的結晶水的質量解答；
（Ⅲ）（1）根據錳粉的主要成分及其溶解性分析解答；
（2）根據灼燒所需的儀器和灼燒的目的解答；
（Ⅳ）根據實驗中的基本操作和錳粉的成分解答．

解答：解：（Ⅰ）（1）從圖1可知錳粉中含有碳、二氧化錳和氯化鋅；氫氧化鋅和鹽酸反應生成氯化鋅和水；
（2）根據流程圖操作1和2都是不溶性固體和液體的分離，因此是過濾操作，過濾時玻璃棒起到引流的作用；
（3）蒸發時用玻璃棒不斷攪拌，防止局部受熱造成液滴飛濺；
（Ⅱ）（1）實驗的目的是測定皓礬中結晶水的含量所以不使水蒸氣隨二氧化碳進入堿石灰中，所以B中的試劑具有吸水性，題中四中物質中只有A濃硫酸具有吸水性；
（2）加熱C之前要先通二氧化碳排凈裝置中的空氣后再加熱，停止加熱待裝置冷卻后才能停止通二氧化碳；
（3）空氣中含有水蒸氣，堿石灰吸收的既有皓礬分解得到的水蒸氣也有空氣中的水蒸氣，使測定的結果偏大；
（4）28.7g皓礬晶體中結晶水的質量為28.7g-16.1g=12.6g，ZnSO₄?xH₂O中結晶水的質量分數為

18 x

161+18 x

=

12.6g

28.7g

x=7
（Ⅲ）（1）“錳粉”中主要成分應NH₄Cl、C、二氧化錳，其中氯化銨溶于水，碳和二氧化錳不溶，所以加水氯化銨溶解其余的成分不溶；
（2）坩堝可用于灼燒，灼燒過程錳粉中的碳和空氣中的氧氣反應生成二氧化碳從而除去錳粉中的碳；
（Ⅳ）從圖中實驗可知回收了錳粉中的二氧化錳，氯化銨是一種常見的氮肥也可回收；
故答案：（Ⅰ）MnO₂；Zn（OH）₂+2HCl=ZnCl₂+2H₂O  （2）過濾；引流；（3）局部受熱．
（Ⅱ）（1）A；（2）①③④②；（3）偏大；（4）7（過程：略）
（Ⅲ）（1）能；（2）坩堝； 碳（C）
（Ⅳ）能否提取氯化銨？（合理答案即可）．

點評：本題以信息題的方式考查了物質的分離和提純，側重能力的考查．