工業(yè)上利用軟錳礦（主要成分為MnO2，同時(shí)含少量鐵、鋁等的化合物）制備硫酸錳的常見(jiàn)流程如下：

部分金屬陽(yáng)離子以氫氧化物形式完全沉淀時(shí)溶液的pH見(jiàn)下表：

沉淀物

Al(OH)3

Fe(OH)3

Fe(OH)2

Mn(OH)2

pH

5.2

3.2

9.7

10.4

 

（1）一氧化錳用硫酸酸浸時(shí)發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式為____________________。酸浸后加入MnO2將溶液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，其目的是___________。

（2）濾渣A的成分除MnO2外，還有_______________。

（3）MnO2是制造堿性鋅錳電池的基本原料，放電時(shí)負(fù)極的電極反應(yīng)式為________。工業(yè)上以石墨為電極電解酸化的MnSO4溶液生產(chǎn)MnO2，陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為_________，當(dāng)陰極產(chǎn)生4.48L（標(biāo)況）氣體時(shí)，MnO2的理論產(chǎn)量為______g。

（4）錳的三種難溶化合物的溶度積：Ksp(MnCO3)＝1.8×10－11，Ksp[Mn(OH)2]＝1.9×10－13，Ksp(MnS)＝2.0×10－13，則上述三種難溶物的飽和溶液中，Mn2＋濃度由大到小的順序是_______＞_______＞_______（填寫(xiě)化學(xué)式）。

 

【答案】

（1）MnO＋2H＋＝Mn2＋＋H2O（2分） 確保鐵元素在后續(xù)操作中完全轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀而除去（2分）? （2）Al(OH)3、Fe(OH)3（2分）

（3）Zn＋2OH－－2e－＝Zn(OH)2（2分） Mn2＋＋2H2O－2e－＝MnO2＋4H＋（3分）?? 17.4（3分）

（4）Mn(OH)2＞MnCO3＞MnS（3分）

【解析】

試題分析：（1）一氧化錳用硫酸酸浸時(shí)生成硫酸錳和水，因此發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為MnO＋2H＋＝Mn2＋＋H2O；根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，氫氧化亞鐵完全沉淀時(shí)的pH值是9.7，因此在pH等于5.4的條件下不能沉淀無(wú)法除去。而氫氧化鐵完全沉淀時(shí)的pH值只有3.2，所以酸浸后加入MnO2將溶液中的Fe2＋氧化成Fe3＋的目的是保鐵元素在后續(xù)操作中完全轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀而除去。

（2）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，在pH等于5.4的條件下鋁離子與鐵離子已經(jīng)完全轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀，因此濾渣A的成分除MnO2外，還有Al(OH)3、Fe(OH)3。

（3）MnO2是制造堿性鋅錳電池的基本原料，而原電池中負(fù)極失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，該原電池中鋅是負(fù)極，則放電時(shí)負(fù)極的電極反應(yīng)式為Zn＋2OH－－2e－＝Zn(OH)2；電解池中陽(yáng)極失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，則工業(yè)上以石墨為電極電解酸化的MnSO4溶液生產(chǎn)MnO2，則錳離子在陽(yáng)極放電，因此陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為Mn2＋＋2H2O－2e－＝MnO2＋4H＋；電解池中陰極得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，則陰極是溶液中的氫離子放電產(chǎn)生氫氣。當(dāng)陰極產(chǎn)生4.48L（標(biāo)況）氫氣，其物質(zhì)的量是0.2mol，轉(zhuǎn)移0.2mol×2＝0.4mol電子，所以根據(jù)電子守恒可知，陽(yáng)極生成二氧化錳的物質(zhì)的量是0.2mol，則MnO2的理論產(chǎn)量為0.2mol×87g/mol＝17.4g。

（4）錳的三種難溶化合物的溶度積：Ksp(MnCO3)＝1.8×10－11，Ksp[Mn(OH)2]＝1.9×10－13，Ksp(MnS)＝2.0×10－13，由于碳酸錳與硫化錳的組成特點(diǎn)相似，因此溶液中的錳離子濃度與溶度積常數(shù)成正比，即溶度積常數(shù)越大，錳離子濃度越大，所以Mn2＋濃度是MnCO3＞MnS。根據(jù)溶度積常數(shù)可知，碳酸錳和氫氧化錳溶液中Mn2＋濃度分別為、，顯然前者大于后者，所以上述三種難溶物的飽和溶液中，Mn2＋濃度由大到小的順序是Mn(OH)2＞MnCO3＞MnS。

考點(diǎn)：考查物質(zhì)制備工藝流程圖的有關(guān)判斷、反應(yīng)條件控制、物質(zhì)的分離與提純以及溶度積常數(shù)的應(yīng)用與計(jì)算；電化學(xué)原理的應(yīng)用與計(jì)算

 

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科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：

（9分）（1）電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力系統(tǒng)由“10kW電機(jī)+144V鎳氫電池”組成。

鎳氫電池的使用可減少重金屬離子污染，它采用儲(chǔ)氫金屬作為負(fù)極，堿液（主要是KOH）作為電解液，鎳氫電池充電時(shí)發(fā)生反應(yīng)：Ni(OH)2=== NiO(OH)+1/2H2。其放電時(shí)正極電極反應(yīng)式為_(kāi)________________________________。

(2)二氧化錳、鋅是制造干電池的重要原料，工業(yè)上用軟錳礦(含MnO2)和閃鋅礦(含ZnS)聯(lián)合生產(chǎn)二氧化錳、鋅的工藝如下：

①單質(zhì)A為_(kāi)___________，單質(zhì)B為_(kāi)_____________。

②上述電解過(guò)程中，當(dāng)陰極生成6.5gB時(shí)陽(yáng)極生成MnO2質(zhì)量為_(kāi)________________。

③利用鋁熱反應(yīng)原理，可從軟錳礦中提取單質(zhì)錳，寫(xiě)出其化學(xué)反應(yīng)式：________________

 

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科目：高中化學(xué) 來(lái)源：2011-2012學(xué)年山西省“晉商四�！备叨聦W(xué)期聯(lián)考化學(xué)試卷（帶解析） 題型：填空題

（9分）（1）電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力系統(tǒng)由“10kW電機(jī)+144V鎳氫電池”組成。
鎳氫電池的使用可減少重金屬離子污染，它采用儲(chǔ)氫金屬作為負(fù)極，堿液（主要是KOH）作為電解液，鎳氫電池充電時(shí)發(fā)生反應(yīng)：Ni(OH)2="==" NiO(OH)+1/2H2。其放電時(shí)正極電極反應(yīng)式為_(kāi)________________________________。
(2)二氧化錳、鋅是制造干電池的重要原料，工業(yè)上用軟錳礦(含MnO2)和閃鋅礦(含ZnS)聯(lián)合生產(chǎn)二氧化錳、鋅的工藝如下：

①單質(zhì)A為_(kāi)___________，單質(zhì)B為_(kāi)_____________。
②上述電解過(guò)程中，當(dāng)陰極生成6.5gB時(shí)陽(yáng)極生成MnO2質(zhì)量為_(kāi)________________。
③利用鋁熱反應(yīng)原理，可從軟錳礦中提取單質(zhì)錳，寫(xiě)出其化學(xué)反應(yīng)式：________________

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科目：高中化學(xué) 來(lái)源：2013屆山西省“晉商四校”高二下學(xué)期聯(lián)考化學(xué)試卷（解析版） 題型：填空題

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鎳氫電池的使用可減少重金屬離子污染，它采用儲(chǔ)氫金屬作為負(fù)極，堿液（主要是KOH）作為電解液，鎳氫電池充電時(shí)發(fā)生反應(yīng)：Ni(OH)2=== NiO(OH)+1/2H2。其放電時(shí)正極電極反應(yīng)式為_(kāi)________________________________。

(2)二氧化錳、鋅是制造干電池的重要原料，工業(yè)上用軟錳礦(含MnO2)和閃鋅礦(含ZnS)聯(lián)合生產(chǎn)二氧化錳、鋅的工藝如下：

①單質(zhì)A為_(kāi)___________，單質(zhì)B為_(kāi)_____________。

②上述電解過(guò)程中，當(dāng)陰極生成6.5gB時(shí)陽(yáng)極生成MnO2質(zhì)量為_(kāi)________________。

③利用鋁熱反應(yīng)原理，可從軟錳礦中提取單質(zhì)錳，寫(xiě)出其化學(xué)反應(yīng)式：________________

 

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科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：

（1）混合動(dòng)力汽車(chē)因具有能量利用率高（95%以上）、節(jié)省汽油、發(fā)動(dòng)機(jī)噪音低和幾乎沒(méi)有尾氣污染等優(yōu)良性能，受到越來(lái)越多的關(guān)注，某種混合動(dòng)力汽車(chē)的動(dòng)力系統(tǒng)由“1.3L汽油機(jī)+5速手動(dòng)變速器+10kW電機(jī)+144V鎳氫電池”組成。

      ①汽油機(jī)的燃料之一是乙醇，1g乙醇完全燃燒放出29.7kJ熱量，寫(xiě)出乙醇燃燒的熱化學(xué)方程式___________________________________。

     ②鎳氫電泄的使用可減少重金屬離子污染，它采用儲(chǔ)氫金屬作為負(fù)極，堿液（主要是KOH）作為電解液，鎳氫電池充電時(shí)發(fā)生反應(yīng)：Ni(OH)2=== Ni(OH)+1/2H2。其放電時(shí)正極電極反應(yīng)式為_(kāi)_________________________________。

③常溫下，濃度同為0.1mol·L-l的NaHCO3溶液和Na2CO3 溶液pH 值都大于7 ，兩者中_______ pH更大，其原因是：___________________________________。

(2)二氧化錳、鋅是制造干電池的重要原料，工業(yè)上用軟錳礦(含MnO2)和閃鋅礦(含ZnS)聯(lián)合生產(chǎn)二氧化錳、鋅的工藝如下：

①操作1的名稱為_(kāi)__________，單質(zhì)A為_(kāi)___________，單質(zhì)B為_(kāi)_____________。

②上述電解過(guò)程中，當(dāng)陰極生成6.5gB時(shí)陽(yáng)極生成MnO2質(zhì)量為_(kāi)________________。

③利用鋁熱反應(yīng)原理，可從軟錳礦中提取單質(zhì)錳，寫(xiě)出其化學(xué)反應(yīng)式：__________________________________________

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科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：

（1）混合動(dòng)力汽車(chē)因具有能量利用率高（95%以上）、節(jié)省汽油、發(fā)動(dòng)機(jī)噪音低和幾乎沒(méi)有尾氣污染等優(yōu)良性能，受到越來(lái)越多的關(guān)注，某種混合動(dòng)力汽車(chē)的動(dòng)力系統(tǒng)由“1.3L汽油機(jī)+5速手動(dòng)變速器+10kW電機(jī)+144V鎳氫電池”組成。

      ①汽油機(jī)的燃料之一是乙醇，1g乙醇完全燃燒放出29.7kJ熱量，寫(xiě)出乙醇燃燒的熱化學(xué)方程式___________________________________。

     ②鎳氫電泄的使用可減少重金屬離子污染，它采用儲(chǔ)氫金屬作為負(fù)極，堿液（主要是KOH）作為電解液，鎳氫電池充電時(shí)發(fā)生反應(yīng)：Ni(OH)2=== Ni(OH)+1/2H2。其放電時(shí)正極電極反應(yīng)式為_(kāi)_________________________________。

③常溫下，濃度同為0.1mol·L-l的NaHCO3溶液和Na2CO3 溶液pH 值都大于7 ，兩者中_______ pH更大，其原因是：___________________________________。

(2)二氧化錳、鋅是制造干電池的重要原料，工業(yè)上用軟錳礦(含MnO2)和閃鋅礦(含ZnS)聯(lián)合生產(chǎn)二氧化錳、鋅的工藝如下：

①操作1的名稱為_(kāi)__________，單質(zhì)A為_(kāi)___________，單質(zhì)B為_(kāi)_____________。

②上述電解過(guò)程中，當(dāng)陰極生成6.5gB時(shí)陽(yáng)極生成MnO2質(zhì)量為_(kāi)________________。

③利用鋁熱反應(yīng)原理，可從軟錳礦中提取單質(zhì)錳，寫(xiě)出其化學(xué)反應(yīng)式：__________________________________________

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