Question

某同學在探究廢干電池內的黑色固體回收利用時，進行如圖所示實驗：

查閱教材可知，普通鋅錳電池的黑色物質主要成分為MnO₂、NH₄Cl、ZnCl₂等物質．請回答以下問題：
（1）操作①的名稱是

 

；
（2）操作③灼燒濾渣時所用主要儀器有酒精燈、玻璃棒、

 

、泥三角和三腳架；操作③灼燒濾渣中的黑色固體時，產生一種無色無味能使澄清石灰水變渾濁的氣體，由此推測灼燒前的濾渣中存在的物質有

 

．
（3）往操作④的試管中加入操作③灼燒后所得黑色固體，試管中迅速產生能使帶火星的木條復燃的氣體，據此可初步認定灼燒后的黑色固體為

 

，操作④相關的化學方程式為

 

．
（4）該同學要對濾液的成分進行檢驗，以確認是否含有NH₄⁺，該同學取少許濾液于試管中，

 

（填寫操作與現象），則證實濾液中含有NH₄⁺．
（5）該同學利用在廢舊干電池中回收的Zn片和石墨電極，設計一個原電池實驗，比較銅與鋅的金屬活動性強弱．
限用材料：銅片、鋅片、石墨電極、稀硫酸、CuSO₄溶液、ZnSO₄溶液；
限用儀器：直流電源、導線、燒杯、試管、鹽橋等中學化學常見的藥品和儀器
請在下面的方框中畫出實驗裝置圖（要求標注各電極和電解質溶液名稱），并寫出正極方程式．

正極方程式：

 

．

Answer 1

分析：（1）根據圖中實驗操作分析；
（2）根據圖中灼燒濾渣時所用儀器分析；根據固體的顏色和化學性質分析該物質；
（3）能使雙氧水迅速產生氧氣的黑色物質是二氧化錳；
（4）依據銨根離子的實驗檢驗方法設計，利用氨氣遇到濕潤的紅色石蕊試紙變藍色判斷；

解答：解：（1）根據圖中實驗操作可知，操作①是將固體溶解在水中，操作①的名稱是溶解；
故答案為：溶解；
（2）由圖可知操作③是在坩堝內灼燒濾渣，通常把泥三角放在三角架上，再把坩堝放在泥三角上．
使澄清石灰水變渾濁的氣體有二氧化碳和二氧化硫，二氧化碳可由黑色的碳單質灼燒制得，二氧化硫可由淡黃色的硫單質灼燒制得，所以該黑色物質是碳單質；
故答案為：坩堝，碳；
（3）能使帶火星的木條復燃的氣體是氧氣，能使雙氧水迅速產生氧氣的黑色固體物質是二氧化錳，反應的化學方程式為：2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑；
故答案為：MnO₂，2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑；
（4）確認是否含有NH₄⁺，可以取用少許溶液，加入濃氫氧化鈉溶液并加熱，將潤濕的紅色石蕊試紙置于試管口附近，試紙變藍色；
故答案為：加入濃氫氧化鈉溶液并加熱，將潤濕的紅色石蕊試紙置于試管口附近，試紙變藍色；
（5）設計一個原電池實驗，比較銅與鋅的金屬活動性強弱．利用原電池原理，鋅做原電池的負極，銅做正極，把鋅插在硫酸鋅溶液中，銅插入硫酸銅溶液中，用導線連接，兩個燒杯用鹽橋連接，標注正負極材料，標注電解質溶液，電流通過什么鋅的活潑性大于銅；正極電極反應為：Cu²⁺+2e-=Cu，裝置圖如下所示：


故答案為：；Cu²⁺+2e-=Cu；

點評：本題考查了實驗基本操作的熟練掌握，反應特征的分析判斷，離子檢驗的實驗設計方法，原電池原理的應用，題目難度中等．