Question

【題目】某化學興趣小組同學在回收廢舊電池的同時，開展了如下的實驗探究。

（查閱資料）廢舊干電池填料的主要成分為二氧化錳、炭粉、氯化銨和氯化鋅等，其中氯化銨、氯化鋅可溶于水。

（實驗1）廢干電池的拆卸與處理

（1）興趣小組同學將廢舊干電池卸下的鋅筒、碳棒沖洗干凈，備用。

（2）將銅帽放入鹽酸中，除去銹污，沖洗備用。

（實驗2）檢驗廢干電池筒內(nèi)黑色固體中的二氧化錳存在

興趣小組同學設計了如下圖所示的實驗：

（1）操作③灼燒黑色濾渣時，會產(chǎn)生一種氣體能使澄清石灰水變渾濁，灼燒時的表達式為____；澄清石灰水變渾濁的表達式為____。

（2）操作④試管中產(chǎn)生的氣體能使帶火星木條復燃，該氣體為__________。

（3）由此得出結(jié)論：濾渣中黑色固體化學式為_____和 _____

（實驗3）利用回收鋅皮制取氫氣及相關探究

（1）用鋅皮和稀硫酸制取氫氣。用適當?shù)陌l(fā)生裝置，采用排水法收集并測定氫氣的體積（如右圖），氣體從裝置A導管口___（填“ a ”或“ b ” ) 進，選用儀器B測量排出水的體積，儀器B名稱是______。

（2）探究影響鋅與稀硫酸反應快慢的因素。反應過程中用前10 min 內(nèi)

收集的氫氣體積比較反應的快慢。控制其他條件相同，進行下表4組實驗，獲得數(shù)據(jù)如下。

實驗編號	試劑		前10 min內(nèi)產(chǎn)生的 氫氣體積(mL)
	鋅的純度	稀硫酸的體積和濃度
a	純鋅	30 mL 30 %	564.3
b	含雜質(zhì)的鋅	30 mL 30 %	634.7
c	純鋅	30 mL 20 %	449.3
d	純鋅	40 mL 30 %	602.8

［數(shù)據(jù)分析］

①比較實驗a和實驗b得到的結(jié)論是：_________________________。

②為了研究硫酸濃度對反應快慢的影響，需比較實驗____________（填實驗編號）。

③探究影響該反應快慢的因素，還需控制的條件是：______________（一例即可）。

（實驗4）探究經(jīng)處理干凈的二氧化錳在氯酸鉀分解反應中的催化作用(已知氯化鉀可溶)

（1）把干燥純凈的24.5g氯酸鉀和5.5g二氧化錳混勻、裝入大試管中，加熱。

（2）待反應完全后，將試管冷卻、稱量，得到20.4g殘留固體。

（3）再將殘留固體經(jīng)溶解、_____、洗滌、干燥、稱量，得到5.5g黑色固體。

［數(shù)據(jù)分析］

①該實驗說明：二氧化錳在氯酸鉀分解反應前后，_____不變。

②完全反應后制得氧氣的質(zhì)量是______g。（提示：已知所有化學反應遵循如下規(guī)律：參加化學反應的各物質(zhì)的質(zhì)量總和等于反應后生成各生成物的質(zhì)量總和）

［實驗反思］

要證明二氧化錳是氯酸鉀分解反應的催化劑，還要做一個對比實驗：將等質(zhì)量的2份氯酸鉀粉末，其中一份加入少量的上述實驗所得二氧化錳混勻、裝入試管，另一份裝入另一試管，加熱，比較____________的大小。

Answer 1

【答案】碳+氧氣二氧化碳氫氧化鈣+二氧化碳碳酸鈣+水氧氣MnO2Cb量筒。其他條件相同時，含雜質(zhì)的鋅比純鋅反應速率要快。ac溫度或鋅粒大小過濾質(zhì)量9.6。產(chǎn)生氧氣的速率。

【解析】

（1）電池的材料中，碳粉與氧氣反應后生成了二氧化碳氣體，可以使澄清石灰水變渾濁， 反應的文字表達式為：碳+氧氣二氧化碳。二氧化碳與澄清石灰水中的氫氧化鈣反應生成碳酸鈣，反應的文字表達式為：氫氧化鈣+二氧化碳碳酸鈣+水。

（2）氧氣可以使帶火星的木條復燃，故該氣體是氧氣。

（3）操作4中的過氧化氫與黑色的固體可以生成大量的氧氣，故該黑色固體為二氧化錳，操作3中的黑色固體灼燒后能生成二氧化碳氣體，故該黑色固體是碳，故濾渣中的黑色固體的化學式為：C、MnO2。

（4）氫氣的密度比水的密度小，故用排水法收集該氣體時，氫氣從短管b通入。儀器B是量筒。

（5）①由實驗ab可知，其他條件相同的情況下，含有雜質(zhì)的鋅比純鋅生成的氫氣多，故其他條件相同時，含雜質(zhì)的鋅比純鋅反應速率要快。②為了研究硫酸濃度對反應快慢的影響，需要將其他的條件可知相同，只有硫酸的濃度不同，故選ac。③溫度或鋅粒與酸的接觸面積都有可能影響反應的速率，故探究影響該反應快慢的因素，還需控制的條件是溫度或鋅粒大小。

（6）將二氧化錳固體和液體分離的步驟為過濾。①二氧化錳在反應前后的質(zhì)量都是5.5g，故說明二氧化錳在反應前后的質(zhì)量不變。②根據(jù)質(zhì)量守恒定律，完全反應后制得氧氣的質(zhì)量是24.5g+5.5g-20.4g=9.6g。

（7）氯酸鉀中不加二氧化錳比加入二氧化錳的反應速率慢，故需要觀察兩個反應產(chǎn)生氧氣的速率快慢。