Question

17．化學能轉化為電能，在生產、生活中有重要的應用．
①氫氧燃料電池是符合綠色化學理念的新型電池．圖1是氫氧燃料電池的示意圖，電池工作時，H₂和O₂反應生成水，同時提供電能，電池中溶液的pH變小（填“變大”“變小”“不變”）．
②某學校研究小組對廢干電池筒內的黑色物質（可能含有MnO₂、ZnCl₂、NH₄C1等）進行研究．查資料得知：NH₄Cl具有銨態氮肥的性質；ZnCl₂溶液中逐滴滴入稀氨水，先生成Zn（OH）₂白色沉淀，然后沉淀溶解，生成可溶性的[Zn（NH₃）₄]Cl₂．
據此，小組同學進行了如下實驗探究（圖2）：
I．操作B中玻璃棒的作用是引流，操作C中灼燒黑色濾渣時，會產生一種使澄清石灰水變渾濁的氣體，操作D的試管中產生的氣體使帶火星的木條復燃．由此得出結論：黑色濾渣中含有MnO₂和C．
Ⅱ．操作D的試管中產生無色氣體的化學方程式是2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
Ⅲ．取少量濾液于試管中并逐滴加入稀氨水，觀察到先有白色沉淀生成，然后沉淀逐漸溶解．由此得出結論：操作B的濾液中含有ZnCl₂．

Answer 1

分析 ①根據電池在工作時H₂和O₂反應生成水，有圖可知對于KOH溶液的濃度變化來分析pH的變化；
I．根據題意可知是不溶性固體和液體的分離，并結合圖②來解答；圖③是蒸發結晶以及所需的儀器，能使澄清石灰水變渾濁的氣體是二氧化碳進行解答；根據氧氣具有助燃性，能使帶火星的木條復燃進行解答；
Ⅱ．根據過氧化氫在二氧化錳的作用下能迅速分解放出氧氣寫出反應的化學方程式；
Ⅲ．向ZnCl₂溶液中逐滴滴入稀氨水，先生成Zn（OH）₂白色沉淀，然后沉淀溶解，生成可溶性的[Zn（NH₃）₄]Cl₂．

解答 解：因電池在工作時H₂和O₂反應生成水，則使KOH溶液中溶劑變多，溶質不變，導致KOH溶液的濃度變小，即OH^-的濃度也變小，所以溶液的pH變小，故答案為：變小；
I．因黑色物質中可能含有C、MnO₂、ZnCl₂、NH₄C1等成分，C、MnO₂不溶于水，圖B是過濾操作，在該操作中玻璃棒可引導液體流下，能使澄清石灰水變渾濁的氣體是二氧化碳；氧氣具有助燃性，能使帶火星的木條復燃，所以由此得到結論：濾渣中除了含碳外，還含有MnO₂；故答案為：引流；MnO₂和C；
Ⅱ．由題意可知，④中發生反應是過氧化氫在二氧化錳的作用下能迅速分解放出氧氣，化學方程式：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．故答案為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
Ⅲ．從材料中不難看出：向氯化鋅溶液逐滴滴入稀氨水，先生成Zn（OH）₂白色沉淀，然后沉淀溶解，生成可溶性的[Zn（NH₃）₄]Cl₂，因此檢驗綠化新的存在，可以選用稀氨水，故答案為：稀氨水；先有白色沉淀生成，然后沉淀逐漸溶解．

點評 本題利用化學反應與能量的關系來綜合考查學生實驗分析和解決問題的能力，具有較好的知識遷移應用并注重了化學的實用性．