18.锌锰干电池是生活常用物品,随意丢弃废旧电池会造成环境污染,利用废旧电池的铜帽可制得铜和ZnSO
4溶液。化学小组在研究“锌锰干电池”时发现,剥开电池外壳后里面有黑色固体填充物。小组同学对该电池展开探究。
【查阅资料】①锌锰干电池的铜帽主要由Zn和Cu组成;
②黑色固体填充物含有NH
4Cl、MnO
2和碳粉中的一种或几种;
③通常状况下,NH
4Cl、MnO
2和碳粉相互间不发生反应;
④2Cu+O
2+2H
2SO
4═2CuSO
4+2H
2O。
探究I:黑色固体填充物的成分是什么?
【实验1】取少量黑色固体于研钵中,加熟石灰研磨,产生有刺激性气味的气体,该气体能使酚酞溶液浸泡过的棉花变为
色。据此得出:黑色固体中含有NH
4Cl。
【实验2】按图1所示进行实验:①取少量黑色固体于燃烧匙中,在酒精灯上灼烧;②将灼烧后的燃烧匙伸入盛有O
2的集气瓶;③向集气瓶中加少量澄清石灰水,振荡。根据实验现象得出:黑色固体中含有碳粉。他们得出这一结论依据的现象是
。
【实验3】小明向盛有少量黑色固体的试管中加入5mL 10%的过氧化氢溶液,并将带火星的木条伸入试管中(如图2所示),观察到快速产生大量气泡,且
。根据过氧化氢溶液分解速率加快的现象,得出:黑色固体中含有MnO
2。
小组同学认为小明得出上述结论的证据不充分,他们补充完成了图3所示的实验后,得出与小明一致的结论。则试剂X和Y分别是
。
探究Ⅱ:利用废旧电池铜帽制取铜和ZnSO
4溶液
【实验4】按图4所示流程进行实验。
(1)溶液A中的溶质为
。
(2)加入物质B的目的是
。
(3)步骤③中反应的化学方程式为
。