Question

18．普通酸性锌锰干电池的结构如图1所示．

某校科学社团为回收二氧化锰并探究其性质，对废旧的酸性锌锰干电池进行了分拆，流程如图2：
请回答下列问题：
（1）干电池工作的化学方程式为Zn+2NH₄Cl+2MnO₂═ZnCl₂+2NH₃↑+X+H₂O，则X的化学式为Mn₂O₃．
（2）废电池中的汞会污染水源和土壤，必须进行回收，A同学对锌皮进行如图处理：
热处理能将锌和汞分离的原理是利用两种金属的沸点不同．
（3）B同学称取2g二氧化锰和碳的混合物进一步清洗晾干，在氧气流中灼烧至不再有火星出现，将生成气体通入澄清石灰水，得到5g沉淀．计算混合物中二氧化锰的质量分数．（请写出计算过程）
（4）C同学在老师的指导下用二氧化锰与浓盐酸在微热条件下制取氯气（Cl₂），同时生成水和氯化锰（MnCl₂），氯化锰中锰元素的化合价为+2，写出反应的化学方程式4HCl（浓）+MnO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+2H₂O+Cl₂↑．
（5）D同学使用图4所示装置制取氧气，发现反应放热且过于剧烈，不易控制．E同学将二氧化锰粉末、水泥和水混合，制成边长一厘米左右的小方块，晾干后置于图5所示装置内的多孔塑料板上，加入适量过氧化氢溶液．此操作能获得平稳的气流，主要原因是：制成块状固体后，反应物之间的接触面积变小；关闭止水夹时，试管气压增大，将液体压回长颈漏斗，固液分离，反应停止．

Answer 1

分析 （1）根据化学反应遵循质量守恒定律可知，在化学反应前后元素的种类和数目及原子的种类和数都不变，则可利用电池中的化学反应借助守恒的方法判断X的化学式．（2）根据金属的性质来分析；
（3）利用化学方程式计算出碳的质量然后在进行二氧化锰质量分数的计算；
（4）根据化合物中元素化合价的计算方法以及方程式的书写方法来分析；
（5）根据改进后的装置特点来分析．

解答 解：（1）由电池工作时反应的化学方程式为：Zn+2MnO₂+2NH₄Cl═ZnCl₂+2NH₃↑+X+H₂O，可以看出Zn、Cl、H、N四种元素的原子个数在反应前后都相等，而Mn、O两种元素的原子个数反应前后不相等，反应前有2个锰原子，4个氧原子，反应后出现了1个氧原子，所以可以判断则X中应含有2个锰原子和3个氧原子，则X的化学式为Mn₂O₃．故填：Mn₂O₃；
（2）锌和汞两种金属的沸点不同，可采用热处理的方法加以分离；故填：沸点；
（3）在加热时，碳生成了二氧化碳，二氧化碳通入石灰水中产生了碳酸钙沉淀．C+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$CO₂，CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O，由以上两个化学方程式可知，碳、二氧化碳以及碳酸钙之间的关系为：C～CO₂～CaCO₃
设碳的质量为x
C～CO₂～CaCO₃
12 100
x 5g
$\frac{12}{x}=\frac{100}{5g}$
x=0.6g
混合物中二氧化锰的质量分数为：$\frac{2g-0.6g}{2g}×$=70%
答：混合物中二氧化锰的质量分数为70%．
（4）在氯化锰（MnCl₂）中，氯元素显-1价，则锰元素显+2价，反应的方程式为4HCl（浓）+MnO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+2H₂O+Cl₂↑，故填：+2；4HCl（浓）+MnO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+2H₂O+Cl₂↑；
（5）制成块状固体后，反应物之间的接触面积变小，关闭止水夹时，试管气压增大，将液体压回长颈漏斗，固液分离，反应停止；均能通过控制获取平稳的气流；故填：制成块状固体后，反应物之间的接触面积变小；关闭止水夹时，试管气压增大，将液体压回长颈漏斗，固液分离，反应停止．

点评 本题以信息题的方式考查了物质的分离和提纯，侧重能力的考查．