【題目】我國電池的年市場消費量約為80億只,其中70%是鋅錳干電池,利用廢舊鋅錳干電池制備硫酸鋅晶體(ZnSO4·7H2O)和純MnO2的工藝如下圖所示:
已知:
①鋅皮的主要成分為Zn,含有少量Fe;炭包的主要成分為ZnCl2、NH4Cl、MnO2、碳粉等,還含有少量的 Cu、Ag、Fe 等。
②Ksp[Zn(OH)2]=2.0×10-16;Ksp[Fe(OH)2]=8.0×10-16;Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38。
(1)除去炭包中碳粉的操作為_____________。
A.酸浸 B.過濾 C.焙炒 D.焙燒
(2)粗MnO2轉(zhuǎn)化為MnSO4時,主要反應的離子方程式為_____________________。
(3)焙燒時發(fā)生反應的化學方程式為_____________。
(4)制備硫酸鋅晶體流程中,用ZnO調(diào)節(jié)溶液pH的目的是______________________________,若溶解時不加H2O2帶來的后果是____________________。
(5)“草酸鈉-高錳酸鉀返滴法”可測定MnO2的純度:取agMnO2樣品于錐形瓶中,加入適量稀硫酸,再加入V1mLc1mol·L-1Na2C2O4溶液(足量),最后用c2mol·L-1的KMnO4溶液滴定剩余的Na2C2O4,達終點時消耗V2 mL標準KMnO4溶液。
①MnO2參與反應的離子方程式為_____________。
②該樣品中MnO2的質(zhì)量分數(shù)為__________________(假定雜質(zhì)不參與反應,列出表達式即可)。
【答案】 C MnO2+H2O2+2H+=Mn2++O2↑+2H2O 2MnCO3+O22MnO2+2CO2 除去溶液中的Fe3+雜質(zhì) Fe2+與Zn2+不能分離[或當Fe(OH)2沉淀完全時,Zn(OH)2也沉淀完全] MnO2+4H++C2O42-=Mn2++2CO2↑+2H2O ×100%
【解析】試題分析:本題通過對“利用廢舊鋅錳干電池制備硫酸鋅晶體(ZnSO4·7H2O)和純MnO2的工藝”探討,主要考查除雜操作、反應方程式和離子方程式書寫、沉淀的方法、中和滴定計算等基礎知識,考查考生綜合運用溶度積常數(shù)的能力、滴定實驗的分析能力和對未知反應的判斷書寫能力。
解析:(1)炭包的主要成分為ZnCl2、NH4Cl、MnO2、碳粉等,還含有少量的 Cu、Ag、Fe 等,所以除去碳粉可以采用焙炒的方法,焙燒時,炭包內(nèi)部的碳比較難與氧氣反應除去,正確答案:C。(2)已知中粗MnO2在硫酸、H2O2作用下生成MnSO4,既MnO2+H2O2→MnSO4,反應過程中MnO2被還原,則H2O2被氧化生成O2,配平該反應為:MnO2+H2O2+2H+=Mn2++O2↑+2H2O。正確答案:MnO2+H2O2+2H+=Mn2++O2↑+2H2O。(3)上述生成的MnSO4加入Na2CO3后“沉錳”生成MnCO3沉淀,焙燒后生成MnO2,既MnCO3→MnO2,Mn元素被氧化,所以空氣中O2作為氧化劑參加了該反應,配平該反應為:2MnCO3+O22MnO2+2CO2。正確答案::2MnCO3+O22MnO2+2CO2。(4)鋅皮的主要成分為Zn,含有少量Fe,所以加入硫酸溶解并用H2O2氧化后,溶液中主要存在ZnSO4、Fe2(SO4)3、H2SO4,因此加入的ZnO與H2SO4反應使溶液酸性減弱,從而使Fe3+生成Fe(OH)3沉淀除去。已知Ksp[Zn(OH)2]=2.0×10-16;Ksp[Fe(OH)2]=8.0×10-16;Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,由于Zn(OH)2與Fe(OH)2的溶度積相差不大,所以沉淀Fe2+時Zn2+必然同時生成沉淀。若溶解時不加H2O2,溶液中主要存在ZnSO4、FeSO4、H2SO4,因此用ZnO反應過量H2SO4調(diào)節(jié)溶液pH使Fe2+沉淀時,Zn2+必然同時生成Zn(OH)2沉淀。正確答案:除去溶液中的Fe3+、Fe2+與Zn2+不能分離(或當Fe(OH)2沉淀完全時,Zn(OH)2也沉淀完全)。(5)純度測定前半段,MnO2氧化Na2C2O4生成Mn2+和CO2,既MnO2+C2O42-→Mn2++CO2↑,配平該反應得MnO2+4H++C2O42-=Mn2++2CO2↑+2H2O。剩余的Na2C2O4被KMnO4氧化生成Mn2+和CO2,既MnO4-+C2O42-→Mn2++CO2↑,配平得2MnO4-+5C2O42-+16H+=2Mn2++5CO2↑+8H2O。則根據(jù)氧化還原反應電子守恒得,,
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【題目】(1)氨氣是重要的化工原料,主要用作化肥、冷凍劑等,F(xiàn)向一固定容積的反應器中通入2molN2和6molH2在催化劑作用下加熱至平衡狀態(tài),測得此時容器內(nèi)壓強比反應前減小了,列式計算H2的平衡轉(zhuǎn)化率___。
(2)燃料的燃燒將化學能轉(zhuǎn)化成熱能,提供了人類生存和發(fā)展所需要的能量和動力。現(xiàn)將標況下8.96L乙烷和乙烯的混合氣體和足量氧氣充分混合并點燃,燃燒產(chǎn)物經(jīng)過濃硫酸充分吸收后增重16.2g,則混合氣體中乙烷和乙烯的物質(zhì)的量之比為多少___?
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【題目】一定條件下,充分燃燒一定量的丁烷放出熱量161.9kJ,經(jīng)測定完全吸收生成的CO2需消耗5mol/L的KOH溶液100ml,恰好生成正鹽,則此條件下熱化學方程式:C4H10(g)+O2(g)→4CO2(g)+5H2O(g)的△H為( )
A. +2590.4kJ/mol B. ﹣2590.4kJ/mol C. +1295.2kJ/mol D. ﹣1295.2kJ/mol
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【題目】實驗室利用硫酸廠燒渣(主要成分為鐵的氧化物及少量FeS、SiO2等)制備聚鐵(堿式硫酸鐵的聚合物)和綠礬(FeSO4·7H2O),過程如下:
(1)將過程②中產(chǎn)生的氣體通入下列溶液中,溶液不會褪色的是_____(填標號)。
A.品紅溶液 B.紫色石蕊溶液 C.酸性KMnO4溶液 D.溴水
(2)過程①中,FeS和O2、H2SO4反應的離子方程式為_________。
(3)過程③中,需加入的物質(zhì)是__________。
(4)實驗室為測量所得到的聚鐵樣品中鐵元素的質(zhì)量分數(shù),進行下列實驗。①用分析天平稱取2. 800 g樣品;②將樣品溶于足量的鹽酸后,加入過量的氯化鋇溶液;③過濾、洗滌、干燥,稱量,得固體質(zhì)量為3. 495 g。若該聚鐵主要成分為[Fe(OH) (SO4)]n,則該聚鐵樣品中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)為____________(假設雜質(zhì)中不含鐵元素和硫元素)。
(5)如圖是將過程②產(chǎn)生的氣體SO2轉(zhuǎn)化為重要的化工原料H2SO4的原理示意圖,若得到的硫酸濃度仍為49%,則理論上參加反應的SO2與加入的H2O的質(zhì)量比為______。
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【題目】W、X、Y、Z四種短周期元素的原子序數(shù)依次增大,W的某種原子無中子,X、Y可形成原子個數(shù)比為1∶1的具有漂白性的物質(zhì),工業(yè)上常用電解飽和YZ溶液來獲得Z的單質(zhì)及其他產(chǎn)品。下列說法正確的是
A. W和X、Y、Z均能形成18電子的分子
B. 上述四種元素的原子半徑大小順序為r(Z)>r(Y)>r(X)>r(W)
C. X、Y之間形成的化合物可能同時含有離子鍵和非極性共價健
D. W、X、Z三種元素形成的化合物一定是弱酸
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【題目】四氯化錫可用作媒染劑。利用如圖所示裝置可以制備四氯化錫(部分夾持裝置已略去);
有關信息如下表:
化學式 | SnCl2 | SnCl4 |
熔點/℃ | 246 | -33 |
沸點/℃ | 652 | 144 |
其他性質(zhì) | 無色晶體,易氧化 | 無色液體,易水解 |
回答下列問題:
(1)甲裝置中儀器A的名稱為___________。
(2)用甲裝置制氯氣,MnO4- 被還原為Mn2+,該反應的離子方程式為________________。
(3)將裝置如圖連接好,檢查氣密性,慢慢滴入濃鹽酸,待觀察到__________(填現(xiàn)象)后,開始加熱丁裝置,錫熔化后適當增大氯氣流量,繼續(xù)加熱丁裝置,此時繼續(xù)加熱丁裝置的目的是:
①促進氯氣與錫反應;
②_______________________________。
(4)如果缺少乙裝置,可能發(fā)生的副反應的化學方程式為___________________;己裝置的作用是_________________:
A.除去未反應的氯氣,防止污染空氣
B.防止空氣中CO2氣體進入戊裝置
C.防止水蒸氣進入戊裝置的試管中使產(chǎn)物水解
D.防止空氣中O2進入戊裝置的試管中使產(chǎn)物氧化
(5)某同學認為丁裝置中的反應可能產(chǎn)生SnCl2雜質(zhì),以下試劑中可用于檢測是否產(chǎn)生SnCl2 的有_______________(填標號)。
A. H2O2溶液 B. FeCl3溶液(滴有KSCN) C. AgNO3溶液 D. 溴水
(6)反應中用去錫粒1.19g,反應后在戊裝置的試管中收集到2.38gSnCl4,則SnCl4的產(chǎn)率為________。(保留3位有效數(shù)字)
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【題目】下列有關實驗或操作的敘述正確的是
A.檢驗溴乙烷與NaOH水溶液共熱產(chǎn)生的乙烯
B.做噴泉實驗時先擠壓膠頭滴管,后松開止水夾
C.酸堿中和滴定前,滴定管和錐形瓶在用蒸餾水洗滌后均需用待裝溶液潤洗
D.用托盤天平稱取1.06g無水碳酸鈉,溶于250mL水,配制0.04molL-1 Na2CO3溶液
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【題目】下圖有機物的正確命名為 ( )
A.2-乙基-3,3-二甲基戊烷B.3,3-二甲基-4-乙基戊烷
C.3,3,4-三甲基己烷D.3,4,4-三甲基己烷
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【題目】合成具有美白作用的化妝品原料Z的反應原理如下:
下列敘述不正確的是( )
A.X、Z均能與Na2CO3 溶液反應
B.X可作縮聚反應單體,Y可作加聚反應單體
C.X、Y、Z 均能使溴水褪色,但是原理不完全相同
D.該反應的反應類型為取代反應
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