Question

某同学在探究废干电池内的黑色固体回收利用时，进行如图所示实验：

查阅教材可知，普通锌锰电池的黑色物质主要成分为MnO₂、NH₄Cl、ZnCl₂等物质。请回答以下问题：
（1） 操作①的名称是          ；
（2）操作③灼烧滤渣时所用主要仪器有酒精灯、玻璃棒、       、泥三角和三脚架；操作③灼烧滤渣中的黑色固体时，产生一种无色无味能使澄清石灰水变浑浊的气体，由此推测灼烧前的滤渣中存在的物质有             。
（3）往操作④的试管中加入操作③灼烧后所得黑色固体，试管中迅速产生能使带火星的木条复燃的气体，据此可初步认定灼烧后的黑色固体为              , 操作④相关的化学方程式为                   。
（4）该同学要对滤液的成分进行检验，以确认是否含有NH₄⁺，该同学取少许滤液于试管中，                         。                                              (填写操作与现象)，则证实滤液中含有NH₄⁺。
（5）该同学利用在废旧干电池中回收的Zn片和石墨电极，设计一个原电池实验，比较铜与锌的金属活动性强弱。
限用材料：铜片、锌片、石墨电极、稀硫酸、CuSO₄溶液、ZnSO₄溶液；
限用仪器：直流电源、电流计、导线、烧杯、试管、盐桥等中学化学常见的药品和仪器
请画出实验装置图，并作相应标注，同时写出正极方程式                                    

Answer 1

（1）溶解 （2）坩埚，C(碳) （3）二氧化锰（MnO₂）  2H₂O₂2H₂O+O₂↑
（4）加入浓氢氧化钠溶液并加热，将润湿的红色石蕊试纸置于试管口附近，试纸变蓝色
（5）
    正极方程式：Cu²⁺ + 2e- = Cu 

试题分析：（1） 普通锌锰电池的黑色物质主要成分为MnO₂、NH₄Cl、ZnCl₂等物质。把混合物加入水中搅拌使NH₄Cl、ZnCl₂等容易溶解的物质充分溶解，而MnO₂不能溶解于水。以便于混合物的分离。因此操作①的名称是溶解。（2）操作③灼烧滤渣时所用主要仪器有酒精灯、玻璃棒、坩埚、泥三角和三脚架；操作③灼烧滤渣中的黑色固体时，产生一种无色无味能使澄清石灰水变浑浊的气体，由此推测灼烧前的滤渣中存在的物质含有碳单质。将黑色固体放入盛有过氧化氢的水溶液中，看到产生大量的气体。该操作④的化学方程式为2H₂O₂2H₂O+O₂↑（4）检验铵根离子 NH₄⁺的方法是取少许滤液于试管加入浓氢氧化钠溶液并加热，将湿润的红色石蕊试纸置于试管口附近，试纸变为蓝色，证实滤液中含有NH₄⁺。（5）证明Cu、Zn活动性强弱的实验装置图碱答案。其中正极电极式为Cu²⁺ + 2e- = Cu；负极电极式为Zn-2e-=Zn²⁺。