Question

化學能轉化為電能，在生產，生活中有著重要的作用．

Ⅰ：氫氧燃料電池是符合綠色化學理念的新型電池．
圖一是氫氧燃料電池的示意圖，工作時H₂和O₂反應生成水，同時提供電能，溶液的pH

變小

（填“變大”、“變小”、“不變”）．
Ⅱ：某學校研究小組對廢干電池內的黑色物質進行研究．
查資料得知：
①廢干電池內可能含有C、MnO₂、NH₄Cl、ZnCl₂等；
②NH₄Cl具有銨態氮肥的性質；
③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．
據此，該興趣小組同學進行了如下實驗探究：
（1）檢驗MnO₂的存在．興趣小組同學設計了如圖二所示的實驗：
操作②的名稱是

過濾

，其中玻璃棒的作用是

引流

．
操作③灼燒黑色濾渣時，所用主要儀器有

酒精燈

、玻璃棒、坩鍋、三角架，在灼燒過程中會產生一種能使澄清石灰水變渾濁的氣體，該氣體是

CO₂

（寫化學式）．
操作④的試管中產生的氣體能使帶火星的木條復燃，該氣體是

O₂

（寫化學式）．
由此得到結論：濾渣中除了含

C

外，還含有MnO₂．
（2）猜想1：濾液中溶質的主要成分為NH₄Cl．
操作：取少量濾液加入盛有NaOH固體的試管，并稍微加熱．有刺激性氣味的氣體產生，用濕潤紅色石蕊試紙放在試管口，試紙變藍．
實驗結論：

濾液中溶質的主要成分為NH₄Cl

．
（3）猜想2：濾液中溶質的主要成分為ZnCl₂
操作：向盛有少量濾液的試管中逐滴加入

稀氨水

，觀察到

先有白色沉淀生成，然后沉淀逐漸溶解

．
實驗結論：濾液中溶質的主要成分為ZnCl₂
（4）ZnCl₂和NH₄Cl混合溶液中含有雜質CuCl₂，會加速對電池的腐蝕，不利于混合溶液的回收使用．欲除去其中的Cu²⁺，最好選用下列試劑中的

B

（填寫字母序號）．
A．NaOH             B．Zn            C．Na₂CO₃           D．Fe．

Answer 1

分析：I．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；
Ⅱ．（1）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；
（2）根據銨鹽遇到堿溶液會放出氨氣進行解答；
（3）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；
（4）根據除去雜質的原則可知，既要除去雜質離子又要不能引入新的雜質離子，據此進行分析判斷．

解答：解：I．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；
Ⅱ．（1）因黑色物質中可能含有C、MnO₂、ZnCl₂、NH₄C1等成分，C、MnO₂不溶于水，圖②中有漏斗等儀器，則是過濾操作，在該操作中玻璃棒可引導液體流下，圖③是蒸發結晶，所需的儀器有酒精燈、玻璃棒、坩鍋、三角架，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：過濾；引流；酒精燈；CO₂；O₂；C；
（2）銨鹽遇到堿溶液會放出氨氣，所以取少量濾液加入盛有NaOH固體的試管，并稍微加熱．有刺激性氣味的氣體產生，用濕潤紅色石蕊試紙放在試管口，試紙變藍，說明有氨氣放出，也就證明溶質的主要成分為NH₄Cl；故答案為：濾液中溶質的主要成分為NH₄Cl；
（3）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；
（4）ZnCl₂和NH₄Cl混合溶液中含有雜質CuCl₂，實際上就是除去Cu²⁺即可，若選用NaOH會和三種物質都反應，若選用Fe會引入新雜質離子亞鐵離子，若選用Na₂CO₃會使原物質發生反應的同時引入雜質離子鈉離子，只有固體Zn即能除去雜質離子Cu²⁺又不引入新的雜質離子．故答案為：B．

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．