【題目】二氧化錳是制造鋅錳干電池的基本材料,工業(yè)上以軟錳礦、菱錳礦為原料來制備。某軟錳礦主要成分為 MnO2,還含有 Si(16.27%)、Fe(5.86%)、Al(3.42%)、Zn(2.68%)和 Cu(0.86%)等元素的化合物,其處理流程圖如下:
化合物 | Al(OH)3 | Fe(OH)2 | Fe(OH)3 |
Ksp 近似值 | 10-34 | 10-16 | 10-38 |
(1)硫酸亞鐵在酸性條件下將 MnO2 還原為 MnSO4,酸浸時發(fā)生的主要離子反應方程式為:_____________ ;
(2)“氨水、攪拌”,其中“攪拌”不僅能加快反應速率,還能______________, 濾渣 A 的成分是 Fe(OH)3、Al(OH)3,加入氨水需調(diào)節(jié) pH 至少達到_________________,恰好能使 Fe3+、Al3+沉淀完全(當 c≤10-5 mol·L-1 時,認為該離子沉淀完全);
(3)濾渣 B 的成分是 ________________
(4)MnO2 也可在 MnSO4-H2SO4-H2O 為體系的電解液中電解獲得,其陽極反應式為:______________ 工業(yè)上采用間接氧化還原滴定法測定 MnO2 純度,其操作過程如下:準確稱量 0.920 0 g 該樣品,與足量酸性 KI 溶液充分反應后,配制成 100 mL 溶液。取其中 10.00 mL,恰好與 25.00 mL 0.080 0 mol·L-1Na2S2O3溶液反應(I2 +2S 2O32-===2I-+S 4O62-)。計算可得該樣品純度為_____%(保留三位有效數(shù)字)。
【答案】4H++2Fe2++MnO2=2Fe3++Mn2++2H2O 充分氧化 Fe2+ 4.3 CuS、ZnS Mn2++2H2O-2e-=4H++MnO2 94.5
【解析】
(1)根據(jù)FeSO4在反應條件下將MnO2還原為MnSO4,則Fe2+被氧化為Fe3+,故酸浸時生成硫酸錳、硫酸鐵,根據(jù)元素守恒還有水生成;
(2)加入氨水攪拌加快反應速率,生成的氫氧化亞鐵充分氧化,加入氨水需調(diào)節(jié)pH至少達到4.3,恰好能使Fe3+、Al3+沉淀完全;
(3)根據(jù)工藝流程及硫化物的Ksp判斷;
(4)陽極發(fā)生氧化反應,錳由+2價變成+4價;樣品中二氧化錳與足量酸性KI溶液充分反應后,MnO2+2I-+2H+=Mn2++I2+H2O,配制成100mL溶液.取其中10.00mL,恰好與25.00mL 0.0800molL-1Na2S2O3溶液反應(I2+2S2O32-═2I-+S4O62-),則得到:MnO2~I2~2S2O32-,據(jù)此分析計算。
軟錳礦的主要成分為MnO2,還含有Si、Fe、Al、Zn和Cu等元素的化合物,硫酸亞鐵在酸性條件下將MnO2還原為MnSO4,所以酸浸后的濾液中的金屬陽離子主要是Mn2+、Fe3+、Al3+、Cu2+、Zn2+、Fe2+等,由離子開始沉淀及沉淀完全的pH可知,調(diào)節(jié)pH為4.3,將Fe3+、Al3+沉淀,加入硫化錳將Cu2+、Zn2+沉淀,濾液為硫酸錳溶液,再通過系列變化得到高純度的二氧化錳。
(1)FeSO4在反應條件下將MnO2還原為MnSO4,F(xiàn)e2+被氧化為Fe3+,故酸浸時生成硫酸錳、硫酸鐵,根據(jù)元素守恒還有水生成,化學方程式為:2FeSO4+MnO2+2H2SO4=MnSO4+Fe2(SO4)3+2H2O,離子方程式為:4H++2Fe2++MnO2=2Fe3++Mn2++2H2O,故答案為:4H++2Fe2++MnO2=2Fe3++Mn2++2H2O。
(2)“氨水、攪拌”,其中“攪拌”不僅能加快反應速率,還能充分氧化過量的Fe2+;根據(jù)題中數(shù)據(jù)可知,當Fe3+恰好沉淀完全時,c(OH-)=(Ksp(Fe(OH)3)/c(Fe3+))1/3=(10-38/10-5)=10-11mol/L,則c(H+)=10-3mol/L,溶液的pH=3;當Al3+恰好沉淀完全時,c(OH-)=(Ksp(Al(OH)3)/c(Al3+))1/3=(10-34/10-5)=101/3×10-10mol/L,則c(H+)=101/3×10-4mol/L,溶液的pH=-lg(101/3×10-4)=4+1/3≈4.3,加入氨水需調(diào)節(jié)pH至少達到4.3,恰好能使Fe3+、Al3+沉淀完全,
故答案為:充分氧化過量的Fe2+;4.3。
(3)由題中硫化物的Ksp可知,加入MnS是為了生成溶解度更小的CuS、ZnS而除去Cu2+、Zn2+,濾渣B的成分是CuS、ZnS,
故答案為:CuS、ZnS。
(4)陽極發(fā)生氧化反應,錳由+2價變成+4價,電極反應為Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+;
準確稱量0.9200g該樣品,與足量酸性KI溶液充分反應后,MnO2+2I-+2H+=Mn2++I2+H2O,配制成100mL溶液,取其中10.00mL,恰好與25.00mL0.0800molL-1Na2S2O3溶液反應(I2+2S2O32-═2I-+S4O62-),
則得到:MnO2~I2~2S2O32-,
1 2
n 0.02500L×0.0800molL-1×100mL/l0mL
解得:n=0.01mol
計算可得該樣品MnO2純度=0.01mol×87g/mol/0.9200g×100%=94.5%。
故答案為:Mn2+-2e-+2H2O═MnO2+4H+,94.5%。
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【題目】工業(yè)上冶煉鈦的有關反應如下所示:
① C(s) + O2(g) CO2(g) ΔH1
② 2CO(g) + O2(g) 2CO2(g) ΔH2
③ TiO2(s) + 2Cl2(g) TiCl4(g) + O2(g) ΔH3
④ TiCl4(s) + 2Mg(s) 2MgCl2(s) + Ti(s) ΔH4
⑤ TiO2(s) + 2Cl2(g) + 2C(s) TiCl4(g) + 2CO(g) ΔH5
下列有關推斷正確的是( )
A. 2ΔH1=ΔH2 B. ΔH1<0,ΔH2>0
C. ΔH5=ΔH3+2ΔH1-ΔH2 D. 2ΔH1-ΔH2>0
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【題目】短周期元素 X、Y、Z、W的原子序數(shù)依次增大, X的原子在周期表中半徑最小,Y的次外層電子數(shù)是其最外層的,Z單質可與冷水緩慢反應產(chǎn)生X單質,W與 Y屬于同一主族。下列敘述正確的是( )
A. 由Y元素形成的離子與 Z元素形成的離子的核外電子總數(shù)可能相同
B. 單質的氧化性:W>Y
C. 化合物X2Y、ZY、ZX2 中化學鍵的類型均相同
D. 原子半徑:rw>rz>rY
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【題目】下列說法正確的是( )
A.離子化合物中可能含有共價鍵
B.分子晶體中的分子內(nèi)不含有共價鍵
C.分子晶體中一定有非極性共價鍵
D.分子晶體中分子一定緊密堆積
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【題目】能說明反應X(g)+2Y(g) 2Z(g)達到化學平衡狀態(tài)的是
A. X、Y、Z的物質的量之比為1:2:2B. X、Y、Z的濃度不再發(fā)生變化
C. 反應速率v(X)= v(Y)D. 單位時間內(nèi)生成n mol Z的同時生成2n mol Y
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【題目】(1)1 mol石墨轉變成金剛石需要吸收1.9 kJ的熱量該反應的熱化學方程式是__________。
(2)在25℃、101kPa下,一定質量的無水乙醇完全燃燒時放出熱量QkJ,其燃燒生成的CO2用過量飽和石灰水吸收可得100gCaCO3沉淀,則乙醇燃燒的熱化學方程式為_________。
(3)已知下列熱化學方程式
Fe2O3(s)+3CO(g)===2Fe(s)+3CO2(g) ΔH1=-25 kJ·mol-1 ①
3Fe2O3(s)+CO(g)===2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH2=-47 kJ·mol-1 ②
Fe3O4(s)+CO(g)===3FeO(s)+CO2(g) ΔH3=+19 kJ·mol-1 ③
寫出FeO(s)被CO還原成Fe和CO2的熱化學方程式_________________。
(4)向足量H2SO4溶液中加入100 mL 0.4 mol·L-1Ba(OH)2溶液,放出的熱量是5.12 kJ。如果向足量Ba(OH)2溶液中加入100 mL 0.4 mol·L-1鹽酸時,放出的熱量為2.2 kJ。則Na2SO4溶液與BaCl2溶液反應的熱化學方程式為___________。
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【題目】碳的化合物在生產(chǎn)、生活中有著重要的作用。
(1)已知:2CO(g)+O2(g) 2CO2(g) △H1=-566kJ·molˉ1
H2O(g)+CO(g) H2(g)+CO2(g) △H2=-41kJ·molˉ1
CO(g)+2H2(g) CH3 OH(g) △H3=-107 kJ. molˉ1
則CH3OH(g)+O2(g) CO2(g)+2H2O(g) △H=___________kJ·molˉ1,增大壓強,CH3OH(g)的轉化率___________(填“增大”“減小”或“不變”,下同),升高溫度,CH3OH(g)的轉化率___________。
(2)T℃時,向容積均為2L的A、B兩個密閉容器中均通入4.0 mol CO2和6.8molH2,發(fā)生反應:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H=—50kJ·molˉ1。A容器中的反應在恒溫、恒容條件下進行;B容器中的反應在恒溫、恒壓條件下進行,測得A容器中CO2的轉化率[α(CO2)]隨時間的變化如圖所示。
①在0~5min內(nèi)A容器中v(CH3OH)=_______;該溫度下上述反應的平衡常數(shù)K=_______(保留兩位有效數(shù)字)。
②反應開始至平衡的過程中,A、B兩容器中CO2的消耗速率的大小關系為v(A) ________(填“>”“<”或“=”)v(B)。
③下列各項指標能表明A容器中反應的v正>v逆的是___(填標號)
a.體系內(nèi)的壓強增大
b.氣體的平均相對分子質量增大
c.斷裂H-H鍵的數(shù)目是形成C-O鍵數(shù)目的2倍
d.v逆(CO2)=v正(H2)
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【題目】我國科學家成功實現(xiàn)甲烷在催化劑及無氧條件下,一步高效生產(chǎn)乙烯、芳烴和氫氣等化學品,為天然氣化工開發(fā)了一條革命性技術。以甲烷為原料合成部分化工產(chǎn)品流程如下(部分反應條件已略去):
(1)E 的名稱為____,B物質的結構簡式:______;
(2)上述③~⑥轉化反應中,屬于取代反應的有______(用反應序號填寫);
(3)寫出反應⑦的反應方程式:______;
(4)如圖為實驗室制取E的裝置圖,圖中a試劑為_______;
(5)某同學在試管b中加入6.0克乙酸和足量乙醇采用適當條件使反應充分進行,結束后在試管b回收到3.0克乙酸,則該同學在本次實驗中制得乙酸乙酯的最大質量為_______。
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【題目】近期發(fā)現(xiàn),H2S是繼NO、CO之后的第三個生命體系氣體信號分子,它具有參與調(diào)節(jié)神經(jīng)信號傳遞、舒張血管減輕高血壓的功能;卮鹣铝袉栴}:
(1)下列事實中,不能比較氫硫酸與亞硫酸的酸性強弱的是________(填標號)。
A.氫硫酸不能與碳酸氫鈉溶液反應,而亞硫酸可以
B.氫硫酸的導電能力低于相同濃度的亞硫酸
C.0.10 mol·L-1的氫硫酸和亞硫酸的pH分別為4.5和2.1
D.氫硫酸的還原性強于亞硫酸
(2)下圖是通過熱化學循環(huán)在較低溫度下由水或硫化氫分解制備氫氣的反應系統(tǒng)原理。
通過計算,可知系統(tǒng)(Ⅰ)和系統(tǒng)(Ⅱ)制氫的熱化學方程式分別為_______,制得等量H2所需能量較少的是________。
(3)H2S與CO2在高溫下發(fā)生反應:H2S(g)+CO2(g)COS(g)+H2O(g)。在610 K時,將0.10 mol CO2與0.40 mol H2S充入2.5 L的空鋼瓶中,反應平衡后水的物質的量分數(shù)為0.02。
①H2S的平衡轉化率α1=________%,反應平衡常數(shù)K=________。
②在620 K重復實驗,平衡后水的物質的量分數(shù)為0.03,H2S的轉化率α2_______α1,該反應的ΔH________0。(填“>”“<”或“=”)
③向反應器中再分別充入下列氣體,能使H2S轉化率增大的是________(填標號)。
A.H2S B.CO2 C.COS D.N2
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