Question

【题目】电池是日常必备用品之一，但它也是环境污染的一个重要来源。下面是某兴趣小组利用废旧锌锰干电池作为原料，并进行相关探究的过程。

（知识储备）(1)锌锰电池的构造和组成(见图)。

(2)结晶水合物的特殊性质：在逐步升高温度条件下，结晶水合物能失去部分或者全部结晶水，如蓝色的胆矾晶体(CuSO4 5H2O)受热时可失去结晶水变为白色的无水硫酸铜粉末(CuSO4)。

I.制备皓矾晶体(ZnSO4xH2O)

小组同学参观了某回收废旧锌锰电池的工厂，其回收工艺流程如图：

⑴流程图中试剂a的化学式是__________；得到的滤液1农业上可用作_____________。

(2)将滤渣B在空气中充分灼烧 可提纯制得的固体是___________，该方法提纯的原理是(用化学方程式回答)____________________________。

⑶将滤液2中溶质主要是硫酸锌，其有关溶解度和温度关系如下表，

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

将滤液2蒸发浓缩、__________，可得到皓矾晶体(ZnSO4xH2O)。

II.皓矾晶体中结晶水含量的测定

小组同学将部分皓矾晶体(ZnSO4xH2O)带回实验室，用下图装置测定晶体中结晶水的含量(图中半透膜可让气体通过又可防止固体粉末进入导管)。

测定方法：称取28.7g晶体置于C装置的硬质玻璃管中，加热至完全失去结晶水:(ZnSO4xH2O == ZnSO4 + xH2O)，冷却至常温后，称量玻璃管中固体其质量为16.1g。

⑷A中的化学方程式是_____________，B中的试剂可从下列物质中选取，你的选择是__________________。

A.浓硫酸 B.硝酸银溶液 C.饱和碳酸钠溶液 D.澄清石灰水

⑸实验过程中若不通入CO2测得的结果将________(填“偏大”、 “偏小”或“无影响”)。

根据实验结果，计算皓矾晶体中结晶水的x值。计算过程：__________________

⑹将上述皓矾晶体加热会逐渐失去部分结晶水，加热过程中有关残留固体质量如下图，写出D-E段发生反应的化学方程式________________

Answer 1

【答案】 H2O 氮肥 MnO2 C + O2 === CO2 冷却结晶 H2SO4 + 2NaHCO3 == Na2SO4 +2H2O + 2CO2 ↑ A 偏小 7 ZnSO4·H2O == ZnSO4 + H2O

【解析】本题以制备皓矾晶体、皓矾晶体中结晶水含量的测定为情境主要考查了物质的溶解，结晶，物质与氧气的反应，浓硫酸的性质，化学方程式的书写和化学计算，综合较强。

（1）固体混合物A中主要成分应NH4Cl、C、二氧化锰，其中氯化铵溶于水，碳和二氧化锰不溶，加水后氯化铵溶解其余的成分不溶，流程图中试剂a的化学式是水；得到的滤液1中含有NH4Cl，农业上可用作氮肥；

（2）滤渣中含有二氧化锰和碳，灼烧过程碳和空气中的氧气反应生成二氧化碳从而除去碳，化学方程式是：C + O2点燃CO2；

（3）结晶水合物的特殊性质：在逐步升高温度条件下，结晶水合物能失去部分或者全部结晶水，硫酸锌的溶解度随温度的降低而减小。将滤液2蒸发浓缩、降温结晶，可得到皓矾晶体(ZnSO4xH2O)；

（4）A中碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，反应的化学方程式是CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑；实验的目的是测定皓矾中结晶水的含量，不能使水蒸气随二氧化碳进入碱石灰中，所以B中的试剂具有吸水性，题中物质中只有浓硫酸具有吸水性，故选A；

（5）实验过程中若不通入CO2，则最后称量玻璃管中固体偏重，所得中结晶水的质量偏小，使测定的结果偏小；28.7g皓矾晶体中结晶水的质量为28.7g-16.1g=12.6g，ZnSO4质量为16.1g，则有161：18x=16.1g ：12.6g，x=7；

⑹皓矾晶体加热会逐渐失去部分结晶水，D-E段产生的水的质量为17.9g-16.1g=1.8g。反应的化学方程式是ZnSO4H2O == ZnSO4 + H2O。