【題目】堿性鋅錳電池是日常生活中消耗量最大的電池,其構(gòu)造如圖所示。放電時(shí)總反應(yīng)為:Zn+2H2O+2MnO2=Zn(OH)2+2MnOOH。
從廢舊堿性鋅錳電池中回收Zn和MnO2的工藝如圖所示:
回答下列問(wèn)題:
(1)MnOOH中,Mn元素的化合價(jià)為_________。
(2)“還原焙燒”過(guò)程中,高價(jià)金屬化合物被還原為低價(jià)氧化物或金屬單質(zhì)(其中MnOOH、MnO2被還原成MnO),主要原因是“粉料”中含有_________。
(3)“凈化”是為了除去浸出液中的Fe2+,方法是:加入______(填化學(xué)式)溶液將Fe2+氧化為Fe3+,再調(diào)節(jié)pH使Fe3+沉淀完全。常溫下,已知浸出液中Mn2+、Zn2+的濃度約為0.1 mol/L,根據(jù)下列數(shù)據(jù)計(jì)算,調(diào)節(jié)pH的合理范圍是______至__________。(離子濃度小于1×10-5 mol/L即為沉淀完全)
化合物 | Mn(OH)2 | Zn(OH)2 | Fe(OH)3 |
Ksp近似值 | 10-13 | 10-17 | 10-38 |
(4)“電解”時(shí),陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為_________。本工藝中應(yīng)循環(huán)利用的物質(zhì)是_______(填化學(xué)式)。
(5)若將“粉料”直接與鹽酸共熱反應(yīng)后過(guò)濾,濾液的主要成分是ZnCl2和MnCl2,且生成一種黃綠色氣體,“粉料”中的MnOOH與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________。
【答案】+3 C H2O2(或KMnO4) 3 6 Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+ H2SO4 2MnOOH+6HClCl2↑+2MnCl2+4H2O
【解析】
(1)根據(jù)化合價(jià)代數(shù)和為0計(jì)算;
(2-4)廢舊堿性鋅錳電池粉料中含有碳具有還原性,“還原焙燒”過(guò)程中,碳將高價(jià)金屬化合物被還原為低價(jià)氧化物或金屬單質(zhì)(其中MnOOH、MnO2被還原成MnO),后用硫酸溶解鐵、鋅和MnO得到MnSO4溶液和少量Fe2+、Zn2+,凈化過(guò)程中加入H2O2溶液將少量Fe2+氧化為Fe3+,再調(diào)節(jié)pH使Fe3+完全沉淀,最終得到MnSO4溶液和Zn2+,電解陽(yáng)極Mn2+失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成MnO2,陰極Zn2+得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成Zn,廢電解液為硫酸,據(jù)此分析解答;
(5)根據(jù)MnOOH具有氧化性,與鹽酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式。
(1)根據(jù)化合價(jià)代數(shù)和為0,在MnOOH中,O為-2價(jià),H為+1價(jià),所以Mn元素的化合價(jià)為+3價(jià);
(2)廢舊堿性鋅錳電池粉料中含有碳具有還原性,“還原焙燒”過(guò)程中,單質(zhì)碳將高價(jià)金屬化合物被還原為低價(jià)氧化物或金屬單質(zhì)(其中MnOOH、MnO2被還原成MnO);
(3)“凈化”是為了除去浸出液中的Fe2+,利用H2O2溶液具有氧化性將Fe2+氧化為Fe3+,再由Mn(OH)2、Zn(OH)2的Ksp近似值可求得Mn2+,Zn2+開(kāi)始沉淀時(shí)的氫氧根濃度分別為
=10-6,=10-8,即Mn2+,Zn2+開(kāi)始沉淀時(shí)的pH分別為8和6,而Fe(OH)3沉淀完全時(shí)的氫氧根濃度為=10-11,Fe(OH)3沉淀完全時(shí)的pH為3,所以調(diào)節(jié)pH的合理范圍是 3—6,使Fe3+完全沉淀,Mn2+,Zn2+不沉淀;
(4)電解時(shí),陽(yáng)極上Mn2+失電子發(fā)生氧化反應(yīng),與溶液中的水發(fā)生反應(yīng)生成MnO2和水,則陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+;在陰極上溶液中的Zn2+得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成單質(zhì)Zn,廢電解液為硫酸,因此本工藝中應(yīng)循環(huán)利用的物質(zhì)是H2SO4;
(5)“粉料”中的MnOOH具有氧化性,與鹽酸發(fā)生氧化還原反應(yīng),產(chǎn)生MnCl2、Cl2、H2O,根據(jù)電子守恒、原子守恒,可得該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2MnOOH+6HCl2MnCl2+Cl2↑+4H2O。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】正確表示下列反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式為
A.向FeBr2溶液中通入足量氯氣:2Fe2++4Br﹣+3Cl2═2 Fe3++2 Br2+6Cl﹣
B.向明礬溶液中滴加Ba(OH)2溶液,恰好使SO42﹣沉淀完全:
C.稀溶液與過(guò)量的KOH溶液反應(yīng):
D.醋酸除去水垢:
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】某小組制取氯氣并進(jìn)行氯氣的性質(zhì)實(shí)驗(yàn),其裝置如圖所示,回答下列問(wèn)題:
(1)儀器A的名稱(chēng)是 ______,實(shí)驗(yàn)中制備氯氣的反應(yīng)方程式為 ____________________。
(2)C中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ______ .若將干燥的有色布條放入C中,觀(guān)察到的現(xiàn)象是 ______,原因是 ___________________________。
(3)實(shí)驗(yàn)中觀(guān)察到D溶液變藍(lán)色,查資料得知淀粉碘化鉀溶液是淀粉和碘化鉀(KI)的混合溶液,寫(xiě)出D裝置中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式______________________。
(4)F中氯氣與鐵粉反應(yīng)制備無(wú)水三氯化鐵,查資料知該化合物呈棕紅色、易吸水潮解, 100℃左右時(shí)升華.雙通管F中玻璃纖維(不參與反應(yīng))的作用是 ______ ;在F和H裝置之間安裝G裝置的目的是____。
(5)H中NaOH溶液的作用是 _______________________________。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】CH3OH 是一種無(wú)色有刺激性氣味的液體,在生產(chǎn)生活中有重要用途。
Ⅰ.目前工業(yè)上有一種方法是用 CO2 生產(chǎn)燃料甲醇。一定條件下發(fā)生反應(yīng):CO2(g) +3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g),該反應(yīng)的能量變化如圖所示:
(1)你認(rèn)為該反應(yīng)為_____(填放熱或吸熱)反應(yīng).
(2)恒容容器中,對(duì)于以上反應(yīng),能加快反應(yīng)速率的是_____。
a.升高溫度 b.充入 He c.加入催化劑 d.降低壓強(qiáng)
Ⅱ. CH3OH 也是一種重要的燃料,一定條件下發(fā)生反應(yīng):
2CH3OH(g)+3O2(g) =2 CO2(g)+4H2O(g)。
(3)某溫度下,將 4mol CH3OH 和 6 mol O2 充入 2 L 的密閉容器中經(jīng)過(guò) 4 min 反應(yīng)達(dá)到平衡,測(cè)得 c(O2)=1.5mol·L-1,4 min 內(nèi)平均反應(yīng)速率 υ(H2O)=_____。
(4)CH3OH 燃料電池是目前開(kāi)發(fā)最成功的燃料電池之一,這種燃料電池由甲醇、空氣(氧氣)、KOH(電解質(zhì)溶液)構(gòu)成。則下列說(shuō)法正確的是_____(填序號(hào))。
①電池放電時(shí)通入空氣的電極為負(fù)極
②電池放電時(shí),電解質(zhì)溶液的堿性逐漸減弱
③電池放電時(shí)每消耗 6.4 g CH3OH 轉(zhuǎn)移 1.2 mol 電子
(5)以 CH3OH、空氣(氧氣)、氫氧化鉀溶液為原料,石墨為電極構(gòu)成燃料電池,該電池中負(fù)極上的電極反應(yīng)式是:____________________________。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】氮的化合物在農(nóng)藥生產(chǎn)及工業(yè)制造業(yè)等領(lǐng)域用途非常廣泛,請(qǐng)根據(jù)提示回答下列相關(guān)問(wèn)題:
(1)基態(tài)氮原子的電子排布式為____,碳、氮、氧元素的第一電離能由小到大的順序?yàn)?/span>______(用元素符號(hào)表示)。
(2)NH4Cl中陽(yáng)離子的空間構(gòu)型為______,與NH4+互為等電子體的一種非極性分子的化學(xué)式為________。
(3)NH4Cl受熱易分解產(chǎn)生氨氣,向CuSO4溶液中通入氨氣至過(guò)量,產(chǎn)生藍(lán)色沉淀,隨后沉淀溶解得到深藍(lán)色溶液,該溶液中存在的配離子的結(jié)構(gòu)式為_______(配位鍵用→表示)。
(4)GaAs與GaN均為原子晶體,GaAs熔點(diǎn)為1238℃,GaN熔點(diǎn)約為1500°,GaAs熔點(diǎn)低于GaN的原因?yàn)?/span>_________。
(5)GaAs的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,其中As原子形成的空隙類(lèi)型有正八面體形和正四面體形,該晶胞中Ga原子所處空隙類(lèi)型為_______。已知GaAs的密度為ρ g/cm3,Ga和As的摩爾質(zhì)量分別為 MGa g/mol和MAsg/mol,阿伏伽德羅常數(shù)的值為NA,則GaAs晶胞中Ga之間的最短距離為_______pm(寫(xiě)出表達(dá)式)。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】某研究性學(xué)習(xí)小組同學(xué)取V L濃縮的海水,用下圖所示裝置模擬工業(yè)法提溴。回答下列問(wèn)題:
(1)裝置A可用于實(shí)驗(yàn)室制備氯氣,其反應(yīng)原理為________________________________(用離子方程式表示),裝置B是SO2貯氣瓶,則Q中的溶液為________________。
(2)溴的富集過(guò)程:
①通入氯氣與通入熱空氣的順序是先通______________,通入氯氣時(shí)K1、K2、K3的關(guān)、開(kāi)方式是___________________。
②裝置D的作用是_______________________________,通入SO2時(shí)裝置E中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________________________。
(3)溴的精制:
①待裝置E中Br-全部轉(zhuǎn)化為單質(zhì)后,再利用下圖中的____________(填字母)裝置進(jìn)行蒸餾即可得到純溴。
②假設(shè)最終得到m g純溴,實(shí)驗(yàn)中溴的利用率為b%,則濃縮海水中c(Br-)=______________.
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下列文字表述與反應(yīng)方程式對(duì)應(yīng)且正確的是 ( )
A. 溴乙烷中滴入AgNO3溶液檢驗(yàn)其中的溴元素:Br-+Ag+ = AgBr↓
B. 用醋酸除去水垢:CaCO3 + 2H+ = Ca2+ + H2O + CO2↑
C. 苯酚鈉溶液通入少量CO2:
D. 實(shí)驗(yàn)室用液溴和苯在催化劑作用下制溴苯:
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】A、B、C是中學(xué)化學(xué)常見(jiàn)的三種物質(zhì),它們之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系如下所示(部分反應(yīng)條件及產(chǎn)物略去):
(1)若A是一種淡黃色固體單質(zhì),則C與H2O反應(yīng)的生成物為______(填化學(xué)式)。
(2)若C是一種淡黃色固體化合物,則C與CO2反應(yīng)的化學(xué)方程式______________________________。
(3)若A可由圖所示裝置制得,且B、C均為會(huì)污染空氣的氣體,請(qǐng)寫(xiě)出A轉(zhuǎn)化成B的化學(xué)方程式:________________________________________________________________________。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】環(huán)戊二烯()是重要的有機(jī)化工原料,廣泛用于農(nóng)藥、橡膠、塑料等生產(chǎn)。回答下列問(wèn)題:
(1)已知:(g) = (g)+H2(g) ΔH1=100.3 kJ·mol 1 ①,H2(g)+ I2(g) =2HI(g) ΔH2=11.0 kJ·mol 1 ②,對(duì)于反應(yīng)(g)+ I2(g) =(g)+2HI(g) ③ΔH3=___________kJ·mol 1。
(2)某溫度下,等物質(zhì)的量的碘和環(huán)戊烯()在剛性容器內(nèi)發(fā)生反應(yīng)③,起始總壓為105Pa,平衡時(shí)總壓增加了30%,環(huán)戊烯的轉(zhuǎn)化率為___,該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=____Pa。達(dá)到平衡后,欲增加環(huán)戊烯的平衡轉(zhuǎn)化率,可采取的措施有_____(填標(biāo)號(hào))。
A.通入惰性氣體 B.提高溫度 C.增加環(huán)戊烯濃度 D.增加碘濃度 E.使用合適催化劑
(3)環(huán)戊二烯容易發(fā)生聚合生成二聚體,該反應(yīng)為可逆反應(yīng)。不同溫度下,溶液中環(huán)戊二烯濃度與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系如圖所示,下列說(shuō)法正確的是____(填標(biāo)號(hào))。
A.T1>T2 B.a點(diǎn)的反應(yīng)速率小于c點(diǎn)的反應(yīng)速率
C.a點(diǎn)的正反應(yīng)速率大于b點(diǎn)的逆反應(yīng)速率 D.b點(diǎn)時(shí)二聚體的濃度為0.45 mol·L1
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