Question

【題目】電池是日常必備用品之一，但它也是環境污染的一個重要來源。下面是某興趣小組利用廢舊鋅錳干電池作為原料，并進行相關探究的過程。

（知識儲備）

(1)鋅錳電池的構造和組成（見圖）。

(2)結晶水合物的特殊性質：在逐步升高溫度條件下，結晶水合物能失去部分或者全部結晶水，如藍色的膽礬晶體（CuSO4 5H2O）受熱時可失去結晶水變為白色的無水硫酸銅粉末（CuSO4）。

I.制備皓礬晶體（ZnSO4xH2O）

小組同學參觀了某回收廢舊鋅錳電池的工廠，其回收工藝流程如圖：

(1)流程圖中試劑a的化學式是________；得到的濾液1農業上可用作_______________。

(2)將濾渣B在空氣中充分灼燒可提純制得的固體是_________，該方法提純的原理是（用化學方程式回答）______________________。

（3）測定鋅皮（銅芯）中鋅的質量分數：稱取不同質量鋅皮（銅芯）于燒杯中，并加入等濃度的稀硫酸，數據如下表所示：

鋅皮（銅芯）的質量	20g	15g
稀硫酸的質量	100g	120 g
生成氣體的質量	0.4 g	0.4 g

求：鋅皮（銅芯）中鋅的質量分數。（寫出計算過程，答案保留一位小數）_______

(4)濾液2中溶質主要是硫酸鋅，其有關溶解度和溫度關系如下表，

溫度/℃	0	20	40	60	80	100
溶解度/g	41.8	54.1	70.4	74.8	67.2	60.5

將濾液2蒸發濃縮、_____________、過濾、洗滌、干燥，可得到皓礬晶體（ZnSO4xH2O)。

Ⅱ.皓礬晶體中結晶水含量的測定

小組同學將部分皓礬晶體（ZnSO4xH2O）帶回實驗室，用如圖裝置測定晶體中結晶水的含量（圖中半透膜可讓氣體通過又可防止固體粉末進入導管）。測定方法：稱取28.7g晶體置于C裝置的硬質玻璃管中，加熱至完全失去結晶水:

（ZnSO4xH2O ==== ZnSO4 + xH2O），冷卻至常溫后，稱量玻璃管中固體其質量為16.1g。

（5） A中的化學方程式是______________，B中的試劑可從下列物質中選取，你的選擇是________。

A.濃硫酸 B.硝酸銀溶液 C.飽和碳酸鈉溶液 D.澄清石灰水

（6）實驗過程中若不通入空氣測得的結果將____________

（填“偏大”、 “偏小”或“無影響”）。根據實驗結果，計算皓礬晶體中結晶水的x值為_____。

（7）將上述皓礬晶體加熱會逐漸失去部分結晶水，加熱過程中有關殘留固體質量如右圖，寫出C-D

段發生反應的化學方程式____________________。

Answer 1

【答案】 H2O 氮肥 二氧化錳 C + O2 CO2 86.7％ 降溫結晶（冷卻熱飽和溶液） CO2 + 2NaOH = Na2CO3+H2O A 偏小 7 ZnSO46H2O ZnSO4H2O +5H2O

【解析】Ⅰ、(1)根據流程圖，濾渣和濾液，可推測試劑a為水；推測濾液1的成分有氯化銨，故可作氮肥；(2)將濾渣B在空氣中充分灼燒，可提純制得的固體是MnO2，該方法提純的原理是：C+O2CO2；(3)根據表中數據分析得出：15g鋅皮與100g稀硫酸恰好完全反應生成0.4g氫氣，設參加反應的鋅的質量為，

H2SO4+Zn=ZnSO4+H2↑

65 2

0.4g

=13g

鋅皮（銅芯）中鋅的質量分數為：；（4）將濾液2中溶質主要是硫酸鋅，其有關溶解度和溫度關系，將濾液2蒸發濃縮、降溫結晶，可得到皓礬晶體(ZnSO4xH2O)；

II.(5)A中為二氧化碳與氫氧化鈉反應，故反應的化學方程式是CO2 + 2NaOH = Na2CO3+H2O；

實驗的目的是測定皓礬中結晶水的含量所以不使水蒸氣隨二氧化碳進入堿石灰中，所以B中的試劑具有吸水性，題中四中物質中只有A濃硫酸具有吸水性；(6)實驗過程中若不通入CO2，則最后稱量玻璃管中固體偏重，所以所得中結晶水的質量偏小，使測定的結果偏小；28.7g皓礬晶體中結晶水的質量為28.7g16.1g=12.6g，ZnSO4xH2O中結晶水的質量分數為，解得x=7；(7)將上述皓礬晶體加熱會逐漸失去部分結晶水，加熱過程中有關殘留固體質量如圖，D點時固體的質量為17.9g，結晶水的質量為：28.7g-17.9g=10.8g，，x=6，故CD段發生反應的化學方程式ZnSO46H2O═ZnSO4+6H2O。