【題目】某種碳酸錳礦的主要成分有MnCO3、MnO2、FeCO3、MgO、SiO2、Al2O3等.已知碳酸錳難溶于水.一種運(yùn)用陰離子膜電解法的新技術(shù)可用于從碳酸錳礦中提取金屬錳,流程如圖1:陰離子膜法電解裝置如圖2所示:
(1)寫(xiě)出用稀硫酸溶解碳酸錳反應(yīng)的離子方程式______.
(2)已知不同金屬離子生成氫氧化物沉淀所需的pH如表:
離子 | Fe3+ | Al3+ | Fe2+ | Mn2+ | Mg2+ |
開(kāi)始沉淀的pH | 2.7 | 3.7 | 7.0 | 7.8 | 9.3 |
沉淀完全的pH | 3.7 | 4.7 | 9.6 | 9.8 | 10.8 |
加氨水調(diào)節(jié)溶液的pH等于6,則濾渣的成分是______,濾液中含有的陽(yáng)離子有H+和______.
(3)在浸出液里錳元素只以Mn2+的形式存在,且濾渣中也無(wú)MnO2,請(qǐng)解釋原因______.
(4)電解裝置中箭頭表示溶液中陰離子移動(dòng)的方向,則A電極是直流電源的______極.實(shí)際生產(chǎn)中,陽(yáng)極以稀硫酸為電解液,陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為______.
(5)該工藝之所以采用陰離子交換膜,是為了防止Mn2+進(jìn)入陽(yáng)極區(qū)發(fā)生副反應(yīng)生成MnO2造成資源浪費(fèi),寫(xiě)出該副反應(yīng)的電極反應(yīng)式______.
【答案】MnCO3+2H+=Mn2++CO2↑+H2O Al(OH)3、Fe(OH)3 Mn2+、Mg2+、NH4+ MnO2在酸性條件下被二價(jià)鐵還原為Mn2+ 負(fù) 2H2O-4e-=O2↑+4H+ Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+
【解析】
將碳酸錳礦粉溶于稀硫酸中MnCO3、FeCO3、MgO、Al2O3都和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鹽,酸性條件下,MnO2被亞鐵離子還原生成Mn2+,SiO2以沉淀析出,然后向浸出液中先加雙氧水、再加氨水,并調(diào)節(jié)溶液的pH到6,根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知,pH=6時(shí),Al3+、Fe3+完全轉(zhuǎn)化為沉淀,溶液中存在Mn2+、Mg2+、NH4+,則濾渣為Al(OH)3、Fe(OH)3,然后進(jìn)一步精制,再利用陰離子交換膜電解,從而得到金屬Mn。
(1)碳酸錳和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸錳、二氧化碳和水,離子方程式為MnCO3+2H+=Mn2++CO2↑+H2O;
(2)加入雙氧水時(shí)將亞鐵離子氧化為鐵離子,根據(jù)氫氧化物沉淀需要的pH表知pH=6時(shí),Al3+、Fe3+完全轉(zhuǎn)化為沉淀,溶液中存在Mn2+、Mg2+、NH4+,則濾渣為Al(OH)3、Fe(OH)3;
(3)酸性條件下,MnO2被亞鐵離子還原生成Mn2+,亞鐵離子被氧化生成Fe3+,所以在浸出液里錳元素只以Mn2+的形式存在,且濾渣中也無(wú)MnO2;
(4)根據(jù)陰離子移動(dòng)方向知,左邊電極是陰極、右邊電極是陽(yáng)極,則連接陰極的電極A是電源負(fù)極,陽(yáng)極上氫氧根離子放電生成氧氣,電極反應(yīng)式為2H2O-4e-=O2↑+4H+;
(5)錳離子不穩(wěn)定,易被氧氣氧化生成二氧化錳,所以陽(yáng)極反應(yīng)的副反應(yīng)為Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】置換反應(yīng)可以用如圖表示,下列有關(guān)置換反應(yīng)的說(shuō)法錯(cuò)誤的是
A.若乙是一種常見(jiàn)半導(dǎo)體材料,工業(yè)上利用上述反應(yīng)制取乙的化學(xué)方程式為
B.若甲是鋁,丙是,過(guò)量的甲與丙反應(yīng)后,可加入足量的NaOH溶液充分反應(yīng)后,過(guò)濾,將產(chǎn)物乙分離出來(lái)
C. 和可發(fā)生置換反應(yīng),將等物質(zhì)的量的、混合,充分反應(yīng),被氧化的B元素與未被氧化的B元素質(zhì)量之比是1∶1
D.若甲是Cu,乙是,設(shè)計(jì)電解池實(shí)現(xiàn)該置換反應(yīng),則銅片為陽(yáng)極
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】霧霾天氣的“罪魁禍?zhǔn)?/span>”是空氣中的CO、NO、NO2等污染氣體在大氣中反應(yīng)產(chǎn)生PM2.5 顆粒物,研究NO、NO2、CO 等污染物的處理,對(duì)環(huán)境保護(hù)有重要的意義。
(1)已知:
NO2(g)+CO(g) = CO2 (g)+NO(g) △H =-230.0kJ·mol-1
N2 (g)+O2 (g) = 2NO(g) △H =-180.0 kJ·mol-1
2NO(g)+O2 (g) = 2NO2 (g) △H =-112.3kJ·mol-1
若NO2氣體和CO 氣體反應(yīng)生成無(wú)污染氣體,其熱化學(xué)方程式為_____。
(2) 由CO生成CO2的化學(xué)方程式為CO+O2CO2+O。其正反應(yīng)速率為v正=K正·c(CO) ·c(O2),逆反應(yīng)速率為v逆=K逆·c(CO2) ·c(O),K正、K逆為速率常數(shù)。已知某一溫度時(shí),該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=0.40,K正=1.24×105 L·s-1·mol-1,此時(shí)K逆=_____L·s-1·mol-1。
(3)汽車(chē)的排氣管上安裝“催化轉(zhuǎn)化器”,其反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為:2NO(g)+2CO(g) 2CO2(g)+N2(g) △H<0。T℃時(shí),將等物質(zhì)的量的NO 和CO 充入容積為2L 的密閉容器中,若溫度和體積不變,反應(yīng)過(guò)程中(0~15min) NO 的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖。
①圖中a、b 分別表示在相同溫度下,使用質(zhì)量相同但表面積不同的催化劑時(shí),達(dá)到平衡過(guò)程中n (NO)的變化曲線,其中表示催化劑表面積較大的曲線是________(填“a”或“b”) 。
②T℃時(shí),該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=____;(保留小數(shù)點(diǎn)后一位小數(shù))平衡時(shí)若保持溫度不變,再向容器中充入CO、CO2各0.2 mol,則平衡將_____移動(dòng)。(填“向左”、“向右”或“不”)
③15min 時(shí),若改變外界反應(yīng)條件,導(dǎo)致n (NO)發(fā)生圖中所示變化,則改變的條件可能是_________(任答一條即可)。
(4)NO2可用氨水吸收生成NH4NO3。25℃時(shí),將x mol NH4NO3溶于水,溶液顯酸性,原因是_________用離子方程式表示)。向該溶液滴加c L 氨水后溶液呈中性,則所滴加氨水的濃度為_____molL﹣1。(NH3H2O 的電離平衡常數(shù)K =2×10﹣5 molL﹣1)
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】有ABC三種物質(zhì)的無(wú)色溶液,它們分別為葡萄糖溶液、蔗糖溶液、淀粉溶液中的一種,經(jīng)實(shí)驗(yàn)可知:
①B能發(fā)生銀鏡反應(yīng);②A遇碘水變藍(lán)色;③AC均能發(fā)生水解反應(yīng),水解產(chǎn)物中均有能發(fā)生銀鏡反應(yīng)的物質(zhì)。
(1)寫(xiě)出下列各物質(zhì)的名稱:
A是________,B是________,C是________。
(2)分別寫(xiě)出A、C發(fā)生水解反應(yīng)的化學(xué)方程式。
A:________________。C:________________。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】二氧化鍺(GeO2)可用于制備半導(dǎo)體材料,某實(shí)驗(yàn)小組以鐵礬渣(主要成分為FeO、CaO、GeO和SiO2等)為原料制取二氧化鍺的工藝流程如下所示。
已知:25℃時(shí),部分金屬陽(yáng)離子轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀時(shí)的pH如下表所示。
離子 | Fe3+ | Mn2+ | Ge4+ |
開(kāi)始沉淀時(shí)的pH | 2.3 | 8.3 | 8.2 |
沉淀完全時(shí)的pH | 4.1 | 9.8 | 11.2 |
請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)由下圖可知,“浸出”時(shí),所用硫酸的最佳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________,浸渣的主要成分為________________(填化學(xué)式)。
(2)“氧化”時(shí),可選用的試劑為________(填字母)。
A.KMnO4 B.NaOH C.H2O2 D.I2
(3)“氧化”時(shí),若以適量稀硝酸作氧化劑,則Ge2+被氧化的離子方程式為________________。“氧化”后,選用K3[Fe(CN)6]溶液證明Fe2+已全部被氧化的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為________________________________________________。
(4)“除鐵”時(shí),可選用Na2CO3為除鐵劑,其原理為____________________________。
(5)已知Ge(OH)4,具有兩性,在得到Ge(OH)4的過(guò)程中,若溶液的pH大于12,會(huì)導(dǎo)致Ge(OH)4溶解,寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式:________________________________。
(6)利用惰性電極電解酸性GeSO4溶液也可制得GeO2,則陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為___________________。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】某含鎳(Ni)廢催化劑中主要含有Ni,還含有Al、Al2O3、Fe及其它不溶于酸、堿的雜質(zhì)。部分金屬氫氧化物Ksp近似值如下表所示:
化學(xué)式 | Fe(OH)2 | Fe(OH)3 | Al(OH)3 | Ni(OH)2 |
Ksp近似值 | 10-17 | 10-39 | 10-34 | 10-15 |
現(xiàn)用含鎳廢催化劑制備NiSO47H2O晶體,其流程圖如下:
回答下列問(wèn)題:
(1)“堿浸”時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為______。
(2)“酸浸”所使用的酸為______。
(3)“凈化除雜”需加入H2O2溶液,其作用是______。然后調(diào)節(jié)pH使溶液中鐵元素恰好完全沉淀,列式計(jì)算此時(shí)的pH。______
(4)“操作A”為______、過(guò)濾、洗滌、干燥,即得產(chǎn)品。
(5)NiSO4在強(qiáng)堿性溶液中可被NaClO氧化為NiOOH,該反應(yīng)的離子方程式為______。
(6)NiOOH可作為鎳氫電池的電極材料,該電池的工作原理如圖所示,其放電時(shí),正極的電極反應(yīng)式為______。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】菱錳礦的主要成分是MnCO3,還含有少量Fe、Al、Ca、Mg等元素。氯化銨焙燒菱錳礦制備高純度碳酸錳的工藝流程如下:
已知:①相關(guān)金屬離子[c0(Mn+)=0.1 mol/L]形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下:
金屬離子 | Al3+ | Fe3+ | Fe2+ | Ca2+ | Mn2+ | Mg2+ |
開(kāi)始沉淀的pH | 3.8 | 1.5 | 6.3 | 10.6 | 8.8 | 9.6 |
沉淀完全的pH | 5.2 | 2.8 | 8.3 | 12.6 | 10.8 | 11.6 |
②常溫下,CaF2、MgF2的溶度積常數(shù)分別為1.46×10-10、 7.42×10-11
回答下列問(wèn)題:
(1) “焙燒”時(shí)發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________。氣體X為________(填化學(xué)式),寫(xiě)出它生活中的一種用途_______________。
(2)焙燒時(shí)溫度對(duì)錳浸出率的影響如圖所示。焙燒時(shí)適應(yīng)溫度為_______________。
(3)浸出液“凈化除雜”過(guò)程如下:首先用MnO2將Fe2+氧化為Fe3+,再調(diào)節(jié)溶液的pH將Al3+、Fe3+變成沉淀除去,溶液的pH的范圍為____然后加入NH4F將Ca2+、Mg2+轉(zhuǎn)化為CaF2、MgF2沉淀除去,兩種沉淀共存時(shí),溶液中 =________(所得結(jié)果保留兩位小數(shù))。
(4)碳化結(jié)晶的原理(用離子方程式表示): ______________________。
(5)將制得的高純度碳酸錳溶于過(guò)量稀硫酸后用惰性電極電解,在某極得到重要的無(wú)機(jī)功能材料MnO2,該電極的電極反應(yīng)式為_________。
(6)在該工藝流程中可以循環(huán)使用的物質(zhì)有__________。(填化學(xué)式)
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】有、、、、和六種粒子,屬于同一氧化還原反應(yīng)中的反應(yīng)物和生成物,下列敘述不正確的是
A.被氧化和被還原的離子數(shù)目比為
B.該反應(yīng)說(shuō)明、、、在溶液不能大量共存
C.每發(fā)生氧化反應(yīng),轉(zhuǎn)移
D.若利用該反應(yīng)設(shè)計(jì)原電池,則負(fù)極反應(yīng)為:
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】鍶有“金屬味精”之稱。以天青石(主要含有SrSO4和少量CaCO3、MgO雜質(zhì))生產(chǎn)氫氧化鍶的工藝如下:
已知?dú)溲趸J在水中的溶解度:
溫度(℃) | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 60 | 80 | 90 | 100 |
溶解度(g/100mL) | 0.91 | 1.25 | 1.77 | 2.64 | 3.95 | 8.42 | 20.2 | 44.5 | 91.2 |
(1)隔絕空氣焙燒時(shí)SrSO4只被還原成SrS,化學(xué)方程式為____。
(2)“除雜”方法:將溶液升溫至95℃,加NaOH溶液調(diào)節(jié)pH為12。
①95℃時(shí)水的離子積KW=1.0×10-12,Ksp[Mg(OH)2]=1.2×10-10,則溶液中c(Mg2+)=____。
②若pH過(guò)大,將導(dǎo)致氫氧化鍶的產(chǎn)率降低,請(qǐng)解釋原因____。
(3)“趁熱過(guò)濾”的目的是____,“濾渣”的主要成分為___。
(4)從趁熱過(guò)濾后的濾液中得到Sr(OH)2產(chǎn)品的步驟為____、過(guò)濾、洗滌、干燥。
(5)“脫硫”方法:用FeCl3溶液吸收酸浸產(chǎn)生的氣體,吸收時(shí)的氧化產(chǎn)物為___(填化學(xué)式);再用石墨電極電解吸收液,電解后可在“脫硫”中循環(huán)利用的物質(zhì)是__。
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