Question

某化學興趣小組回收利用廢舊干電池．
【實驗1】回收填料中的二氧化錳和氯化銨
【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．興趣小組的同學們設計回收物質的流程如下圖所示．

（1）操作1的名稱是

 

，該操作中玻璃棒的作用是

 

．
（2）灼燒濾渣l的目的是

 

．
（3）二氧化錳是氯酸鉀受熱分解的催化劑，下表是他們的有關實驗數據，請你回答有關問題：

二氧化錳與氯酸鉀的質量比	1 40	1 20	1 10	1 5	1 3	1 2	2 3	1 1	2 1
生成1L氧氣所需的時間（s）	124	79	50	54	75	93	106	153	240

①據上表可知二氧化錳與氯酸鉀的質量比為

 

時，反應速率最快．分析可知反應前后二氧化錳在固體混合物中質量分數是

 

（“不變”或“變大”或“變小”）．
②二氧化錳的用量過少時產生氧氣的速率很慢，原因是

 

；二氧化錳用量過多，產生氧氣的速率

 

（填“變快”、“變慢”或“不變”），通過分析可知，在化學反應中催化劑的用量

 

（填“是”或“不是”）越多越好．
【實驗2】利用外殼回收物鋅制取氫氣及相關探究
（4）用鋅粒和稀硫酸可制取氫氣（鋅+硫酸→硫酸鋅+氫氣）．己知氫氣密度比空氣小且難溶于水，提供裝置如下圖：應選擇：發生裝置為

 

（填編號），排空氣法收集裝置為

 

（填編號）．

（5）探究影響鋅與稀硫酸反應快慢的因素．反應過程中，用前10min內收集的氫氣體積比較反應的快慢．控制其他條件相同，進行下表四組實驗，獲得數據如下表．

驗實 號編	試劑		前 10min 內產生 的氫氣體積（mL）
	不同純度的鋅	不同體積和濃度的稀硫酸
a	純鋅	30mL 30%	564.3
b	含雜質的鋅	30mL 30%	634.7
c	純鋅	30mL 20%	449.3
d	純鋅	40mL 30%	602.8

①比較實驗a和實驗b，可以得到的結論是

 

．
②為了研究硫酸濃度對反應快慢的影響，需比較實驗

 

和實驗

 

（填編號）．
③控制其他條件相同，需控制的條件是

 

（例舉一種條件即可）．

Answer 1

分析：（1）根據操作1分離混合物的狀態及過濾可用于難溶性固體和可溶性固體的分離進行分析；
（2）根據碳和氧氣反應生成二氧化碳進行解答；
（3）根據圖表可知生成1L氧氣所需的時間最少的反應速率最快、二氧化錳的量少的時候二氧化錳與氯酸鉀的接觸面積小催化作用不明顯進行解答；
（4）根據鋅粒和稀硫酸制取氫氣屬于固體和液體混合制取氣體且不需要加熱以及氫氣的密度比空氣的密度小進行解答；
（5）①通過表格比較實驗的相同點和不同點得出結論；
②利用控制變量法分析自變量是硫酸的濃度，因變量是反應的快慢進行分析選擇對比組；
③從外因尋找需要控制的條件：溫度，顆粒大小等．

解答：解：（1）根據流程圖操作1都是不溶性固體和液體的分離，因此是過濾操作，過濾時玻璃棒起到引流的作用；
（2）因為廢舊干電池填料的主要難溶性物質為二氧化錳、炭粉，因此溶解過濾后的濾渣含有二氧化錳和碳粉，而回收二氧化錳，因此通過灼燒可以把碳粉變成二氧化碳，因此灼燒濾渣l的目的是除去碳粉；
（3）①根據圖表可知生成1L氧氣所需的時間最少的反應速率最快，所以據上表可知二氧化錳與氯酸鉀的質量比為

1

10

時，反應速率最快；生成的氧氣逸出，固體混合物的質量減少，可知反應前后二氧化錳在固體混合物中質量分數增大；
②二氧化錳的量少的時候二氧化錳與氯酸鉀的接觸面積小催化作用不明顯，所以二氧化錳的用量過少時產生氧氣的速率很慢；由圖表可知二氧化錳用量過多，產生氧氣的速率變慢；過分析可知，在化學反應中催化劑的用量不是越多越好；
（4）用鋅和稀硫酸制取氫氣，因此發生裝置屬于固液常溫型的B裝置；因為氫氣密度比空氣小且難溶于水，因此可以采用排水法或向下排空氣法收集；
（5）①實驗a和實驗b，相同點是同體積同濃度的稀硫酸，不同點是含雜質的鋅和純鋅，結果含雜質的鋅比純鋅反應速率要快；
②要研究硫酸濃度對反應快慢的影響，需要不同濃度的硫酸，而要控制鋅的純度相同，比較產生氫氣的快慢，因此對比組是a和c；
③控制變量法需要考慮的是自變量和因變量，而其它外界條件均保存相同，因此控制其他條件相同，需控制的條件如；溫度（或鋅粒形狀大小）．
故答案為：（1）過濾；引流；
（2）除去炭粉；
（3）①

1

10

；變大．
②二氧化錳與氯酸鉀的接觸面積小催化作用不明顯；變慢；不是；
（4）B；D；
（5）①、與同體積同濃度的稀硫酸反應，含雜質的鋅比純鋅反應速率要快；②、a；c；③、溫度．

點評：本題考查了廢電池的物質的回收及有關氫氣的制取的探究，知識點較多，屬于化學實驗基本實驗技能的考查，要求在平時的學習中要注意掌握常見的化學操作及其原理，熟練運用．