Question

3．鋅錳干電池是最早使用的化學電池，其基本構造如圖1所示．

（1）鋅錳干電池的電路中每通過0.2mole^-，理論上負極質量減少6.5g；工作時NH₄⁺離子在正極放電產生兩種氣體，其中一種氣體分子是含10e^-的微粒，正極的電極反應式是2NH₄⁺+2e^-═2NH₃↑+H₂↑
（2）某研究小組對電池內黑色糊狀物進行了下列實驗．
已知：Zn（OH）₂是兩性氫氧化物．完成下列實驗報告．

實驗步驟	實驗現象	實驗結論和解釋
取少量上述無色溶液于試 管中，逐滴加入NaOH溶液，直至過量，再加熱	生成白色沉淀，白色沉淀逐漸溶解，產生刺激性氣味的氣體	無色溶液中存在Zn2+、NH4+離子 檢驗NH4+離子存在的離子方程式是將溶液加熱，并將濕潤的紅色石蕊試紙貼在玻璃棒的一端置于試管口；紅色石蕊試紙變藍

（3）利用殘渣中分離出的MnO₂，研究其在H₂O₂制O₂過程中的作用．實驗裝置如圖2所示．將等物質的量濃度、等體積H₂O₂溶液加入燒瓶中，分別進行2個實驗（氣體的體積在相同條件下測定）．

序號	燒瓶中的物質	實驗記錄	實驗結論與解釋
實驗一	足量MnO2	收集到56mL氣體	MnO2做催化劑
實驗二	足量MnO2和稀硫酸	黑色粉末部分溶解， 收集到112mL氣體	MnO2做氧化劑，生成Mn2+離子

實驗1、2中參加反應的H₂O₂的物質的量之比為1：1，實驗二中反應的離子方程式為H₂O₂+2H⁺+MnO₂═Mn²⁺+2H₂O+O₂↑．

Answer 1

分析 （1）鋅錳干電池的負極上Zn失去電子，負極消耗1mol時轉移2mol電子，NH₄⁺離子在正極放電產生2種氣體，其中一種氣體分子是含10e^-的微粒為氨氣，另一種為氫氣；
（2）Zn（OH）₂是兩性氫氧化物，能溶解在NaOH溶液中，無色溶液中含Zn²⁺、NH₄⁺，加堿均發生反應；
（3）等物質的量濃度、等體積H₂O₂溶液加入分液漏斗中，實驗一、二中參加反應的H₂O₂的物質的量相同；實驗二中反應生成錳離子、水、氧氣．

解答 解：（1）鋅錳干電池的負極上Zn失去電子，負極反應為Zn-2e^-═Zn²⁺，負極消耗1mol時轉移2mol電子，每通過0.2mole^-，負極質量減少0.1mol×65g/mol=6.5g，由NH₄⁺離子在正極放電產生2種氣體，其中一種氣體分子是含10e^-的微粒為氨氣，另一種為氫氣，正極反應為2NH₄⁺+2e^-═2NH₃↑+H₂↑，
故答案為：6.5；2NH₄⁺+2e^-═2NH₃↑+H₂↑；
（2）①無色溶液中含Zn²⁺、NH₄⁺，加堿均發生反應，先生成的白色沉淀能溶解在強堿溶液中，銨根離子與堿反應生成有刺激性氣味的氣體為氨氣，
②檢驗生成的氨氣，則將溶液加熱，并將濕潤的紅色石蕊試紙貼在玻璃棒的一端置于試管口，觀察到紅色石蕊試紙變藍，證明含銨根離子，
故答案為：

實驗步驟	實驗現象	實驗結論和解釋
	白色沉淀逐漸溶解，產生刺激性氣味的氣體	將溶液加熱，并將濕潤的紅色石蕊試紙貼在玻璃棒的一端置于試管口；紅色石蕊試紙變藍

；
（3）等物質的量濃度、等體積H₂O₂溶液加入分液漏斗中，實驗一中過氧化氫既是氧化劑又是還原劑，實驗二中H₂O₂是還原劑，由氧氣的體積1：2可知，等物質的量的過氧化氫均完全反應，則參加反應的H₂O₂的物質的量之比為1：1，實驗二中反應生成錳離子、水、氧氣，離子反應為H₂O₂+2H⁺+MnO₂═Mn²⁺+2H₂O+O₂↑；
故答案為：1：1；H₂O₂+2H⁺+MnO₂═Mn²⁺+2H₂O+O₂↑．

點評 本題考查較為綜合，涉及原電池、離子反應、氧化還原反應及實驗設計，明確習題中的信息及物質的性質即可解答，題目難度中等，側重于考查學生的分析能力和對基礎知識的應用能力．