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）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 

【解析】（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的化学方程式是2H2O22H2O+O2↑。

（4）检验铵离子的方法是取少许滤液加入浓氢氧化钠溶液并加热，用湿润的红色石蕊试纸置于试管口附近，若试纸变蓝色，证明滤液中含有NH4+。

（5）证明Cu、Zn活动性强弱的实验装置如图，正极电极式为Cu2++2e-=Cu，负极电极反应是Zn-2e-=Zn2+。