Question

化学能转化为电能，在生产，生活中有着重要的作用．

Ⅰ：氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型电池．
图一是氢氧燃料电池的示意图，工作时H₂和O₂反应生成水，同时提供电能，溶液的pH______（填“变大”、“变小”、“不变”）．
Ⅱ：某学校研究小组对废干电池内的黑色物质进行研究．
查资料得知：
①废干电池内可能含有C、MnO₂、NH₄Cl、ZnCl₂等；
②NH₄Cl具有铵态氮肥的性质；
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．
据此，该兴趣小组同学进行了如下实验探究：
（1）检验MnO₂的存在．兴趣小组同学设计了如图二所示的实验：
操作②的名称是______，其中玻璃棒的作用是______．
操作③灼烧黑色滤渣时，所用主要仪器有______、玻璃棒、坩锅、三角架，在灼烧过程中会产生一种能使澄清石灰水变浑浊的气体，该气体是______（写化学式）．
操作④的试管中产生的气体能使带火星的木条复燃，该气体是______（写化学式）．
由此得到结论：滤渣中除了含______外，还含有MnO₂．
（2）猜想1：滤液中溶质的主要成分为NH₄Cl．
操作：取少量滤液加入盛有NaOH固体的试管，并稍微加热．有刺激性气味的气体产生，用湿润红色石蕊试纸放在试管口，试纸变蓝．
实验结论：______．
（3）猜想2：滤液中溶质的主要成分为ZnCl₂
操作：向盛有少量滤液的试管中逐滴加入______，观察到______．
实验结论：滤液中溶质的主要成分为ZnCl₂
（4）ZnCl₂和NH₄Cl混合溶液中含有杂质CuCl₂，会加速对电池的腐蚀，不利于混合溶液的回收使用．欲除去其中的Cu²⁺，最好选用下列试剂中的______（填写字母序号）．
A．NaOH             B．Zn            C．Na₂CO₃           D．Fe．

Answer 1

【答案】分析：I．根据电池在工作时H₂和O₂反应生成水，有图可知对于KOH溶液的浓度变化来分析PH的变化；
Ⅱ．（1）根据题意可知是不溶性固体和液体的分离，并结合图②来解答；图③是蒸发结晶以及所需的仪器，能使澄清石灰水变浑浊的气体是二氧化碳进行解答；根据氧气具有助燃性，能使带火星的木条复燃进行解答；
（2）根据铵盐遇到碱溶液会放出氨气进行解答；
（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）根据除去杂质的原则可知，既要除去杂质离子又要不能引入新的杂质离子，据此进行分析判断．
解答：解：I．因电池在工作时H₂和O₂反应生成水，则使KOH溶液中溶剂变多，溶质不变，导致KOH溶液的浓度变小，即OH^-的浓度也变小，所以溶液的PH变小，故答案为：变小；
Ⅱ．（1）因黑色物质中可能含有C、MnO₂、ZnCl₂、NH₄C1等成分，C、MnO₂不溶于水，图②中有漏斗等仪器，则是过滤操作，在该操作中玻璃棒可引导液体流下，图③是蒸发结晶，所需的仪器有酒精灯、玻璃棒、坩锅、三角架，能使澄清石灰水变浑浊的气体是二氧化碳；氧气具有助燃性，能使带火星的木条复燃，所以由此得到结论：滤渣中除了含碳外，还含有MnO₂；故答案为：过滤；引流；酒精灯；CO₂；O₂；C；
（2）铵盐遇到碱溶液会放出氨气，所以取少量滤液加入盛有NaOH固体的试管，并稍微加热．有刺激性气味的气体产生，用湿润红色石蕊试纸放在试管口，试纸变蓝，说明有氨气放出，也就证明溶质的主要成分为NH₄Cl；故答案为：滤液中溶质的主要成分为NH₄Cl；
（3）从材料中不难看出：向氯化锌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，因此检验绿化新的存在，可以选用稀氨水，故答案为：稀氨水；先有白色沉淀生成，然后沉淀逐渐溶解；
（4）ZnCl₂和NH₄Cl混合溶液中含有杂质CuCl₂，实际上就是除去Cu²⁺即可，若选用NaOH会和三种物质都反应，若选用Fe会引入新杂质离子亚铁离子，若选用Na₂CO₃会使原物质发生反应的同时引入杂质离子钠离子，只有固体Zn即能除去杂质离子Cu²⁺又不引入新的杂质离子．故答案为：B．
点评：本题利用化学反应与能量的关系来综合考查学生实验分析和解决问题的能力，具有较好的知识迁移应用并注重了化学的实用性．