Question

化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，在生產(chǎn)，生活中有著重要的作用．

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

變小

（填“變大”、“變小”、“不變”）．
Ⅱ：某學(xué)校研究小組對廢干電池內(nèi)的黑色物質(zhì)進(jìn)行研究．
查資料得知：
①廢干電池內(nèi)可能含有C、MnO₂、NH₄Cl、ZnCl₂等；
②NH₄Cl具有銨態(tài)氮肥的性質(zhì)；
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(jù)此，該興趣小組同學(xué)進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)探究：
（1）檢驗(yàn)MnO₂的存在．興趣小組同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖二所示的實(shí)驗(yàn)：
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(shí)，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(huì)產(chǎn)生一種能使澄清石灰水變渾濁的氣體，該氣體是

CO₂

（寫化學(xué)式）．
操作④的試管中產(chǎn)生的氣體能使帶火星的木條復(fù)燃，該氣體是

O₂

（寫化學(xué)式）．
由此得到結(jié)論：濾渣中除了含

C

外，還含有MnO₂．
（2）猜想1：濾液中溶質(zhì)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(chǎn)生，用濕潤紅色石蕊試紙放在試管口，試紙變藍(lán)．
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

濾液中溶質(zhì)的主要成分為NH₄Cl

．
（3）猜想2：濾液中溶質(zhì)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(shí)驗(yàn)結(jié)論：濾液中溶質(zhì)的主要成分為ZnCl₂
（4）ZnCl₂和NH₄Cl混合溶液中含有雜質(zhì)CuCl₂，會(huì)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(jù)電池在工作時(shí)H₂和O₂反應(yīng)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(jù)題意可知是不溶性固體和液體的分離，并結(jié)合圖②來解答；圖③是蒸發(fā)結(jié)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(jìn)行解答；根據(jù)氧氣具有助燃性，能使帶火星的木條復(fù)燃進(jìn)行解答；
（2）根據(jù)銨鹽遇到堿溶液會(huì)放出氨氣進(jìn)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(jù)除去雜質(zhì)的原則可知，既要除去雜質(zhì)離子又要不能引入新的雜質(zhì)離子，據(jù)此進(jìn)行分析判斷．

解答：解：I．因電池在工作時(shí)H₂和O₂反應(yīng)生成水，則使KOH溶液中溶劑變多，溶質(zhì)不變，導(dǎo)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��；
Ⅱ．（1）因黑色物質(zhì)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(dǎo)液體流下，圖③是蒸發(fā)結(jié)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(fù)燃，所以由此得到結(jié)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(huì)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(chǎn)生，用濕潤紅色石蕊試紙放在試管口，試紙變藍(lán)，說明有氨氣放出，也就證明溶質(zhì)的主要成分為NH₄Cl；故答案為：濾液中溶質(zhì)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(yàn)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(zhì)CuCl₂，實(shí)際上就是除去Cu²⁺即可，若選用NaOH會(huì)和三種物質(zhì)都反應(yīng)，若選用Fe會(huì)引入新雜質(zhì)離子亞鐵離子，若選用Na₂CO₃會(huì)使原物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的同時(shí)引入雜質(zhì)離子鈉離子，只有固體Zn即能除去雜質(zhì)離子Cu²⁺又不引入新的雜質(zhì)離子．故答案為：B．

點(diǎn)評：本題利用化學(xué)反應(yīng)與能量的關(guān)系來綜合考查學(xué)生實(shí)驗(yàn)分析和解決問題的能力，具有較好的知識(shí)遷移應(yīng)用并注重了化學(xué)的實(shí)用性．