【題目】鋅錳干電池是很古老的一次性電池,它的生產(chǎn)原料主要有軟錳礦和閃鋅礦。已知閃鋅礦中含ZnS約80%,F(xiàn)eS、CuS、SiO2共約7%,其余為水分;軟錳礦中含MnO2約a%,SiO2約20%,Al2O3約4%,其余為水分?蒲腥藛T開(kāi)發(fā)了綜合利用軟錳礦和閃鋅礦的同槽酸浸工藝,工藝流程如下圖所示。
請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)反應(yīng)I需不斷攪拌,目的是____________________________。
(2)檢驗(yàn)反應(yīng)I的濾液中含有Fe3+的試劑為____________;寫(xiě)出反應(yīng)I中由FeS生成Fe3+的離子方程式____________________________________。
(3)反應(yīng)Ⅱ加入適量鋅的作用是__________________;反應(yīng)III中MnO2的作用是________________。
(4)已知ZnCO3、MnCO3的Ksp分別為1.4×10-10、2.2×10-11;要使反應(yīng)IV之后的溶液中Zn2+、Mn2+濃度均降到1.0×10-6mol/L,則溶液中殘留的CO32-濃度至少為__________mol/L。
(5)圖是Na2SO4和Na2SO410H2O的溶解 度曲線(g/100g水),則Ⅳ中得到Na2SO4固體的操作是:將分離出MnCO3和ZnCO3后的濾液________→__________→ 用乙醇洗滌→干燥。用乙醇洗滌而不用水洗的原因是_________________________________________。
【答案】加快反應(yīng)速率,提高原料利用率。 KSCN(或苯酚) 2FeS+3MnO2+12H+ =2Fe3+ +2S+3Mn2+ +6H2O 將溶液中的Cu2+還原成Cu 將Fe2+氧化成Fe3+ 1.4×10-4 蒸發(fā)結(jié)晶 趁熱過(guò)濾 防止Na2SO4固體轉(zhuǎn)化為Na2SO410H2O,并防止Na2SO4因溶于水而損耗
【解析】
(1)反應(yīng)I是閃鋅礦、軟錳礦在硫酸中的溶解過(guò)程,攪拌是為了加快反應(yīng)速率,提高原料利用率;
(2)溶液中是否含有Fe3+,檢驗(yàn)試劑一般選擇KSCN(或苯酚);反應(yīng)I中由FeS和MnO2在酸性溶液中反應(yīng)生成Fe3+、H2O、S、Mn2+;
(3)由圖可知,反應(yīng)Ⅱ加入適量鋅有銅析出,故反應(yīng)Ⅱ是將溶液中的Cu2+還原為Cu;反應(yīng)III中加入MnO2,將Fe2+氧化成Fe3+,最終生成Fe(OH)3沉淀;
(4)欲使Zn2+、Mn2+濃度均降到1.0×10-6mol/L,依據(jù)ZnCO3、MnCO3溶度積常數(shù),可求CO32-濃度;
(5)由圖像溶解度曲線變化可知,Na2SO4的溶解度,在溫度較高時(shí),隨溫度升高而降低,而Na2SO410H2O的溶解度,隨溫度升高而升增大,欲得到Na2SO4晶體,應(yīng)采取加熱蒸發(fā)溶劑使Na2SO4結(jié)晶析出,并趁熱過(guò)濾;因Na2SO4在乙醇中難于溶解,所以用乙醇而不用水洗滌,即防止Na2SO4和水作用生成Na2SO410H2O,又能防止Na2SO4因溶于水而損耗。
(1)反應(yīng)I是閃鋅礦、軟錳礦在硫酸中的溶解過(guò)程,攪拌是為了加快反應(yīng)速率,提高原料利用率;
本題答案為:加快反應(yīng)速率,提高原料利用率。
(2)Fe3+遇到KSCN溶液變成血紅色,F(xiàn)e3+遇到苯酚溶液顯紫色,故欲檢驗(yàn)I的濾液中含有Fe3+的試劑為:KSCN(或苯酚);反應(yīng)I中由FeS和MnO2在酸性溶液中反應(yīng)生成Fe3+、H2O、S、Mn2+,反應(yīng)的的離子方程式為:2FeS+3MnO2+12H+ =2Fe3+ +2S+3Mn2+ +6H2O;
本題答案為:KSCN(或苯酚)、2FeS+3MnO2+12H+ =2Fe3+ +2S+3Mn2+ +6H2O。
(3)由圖可知,反應(yīng)Ⅱ加入適量鋅有銅析出,故反應(yīng)Ⅱ是將溶液中的Cu2+還原為Cu;反應(yīng)III中加入MnO2,將Fe2+氧化成Fe3+,最終生成Fe(OH)3沉淀;
本題答案為:將溶液中的Cu2+還原成Cu;將Fe2+氧化成Fe3+。
(4)欲使Zn2+、Mn2+濃度均降到1.0×10-6mol/L,根據(jù)ZnCO3的Ksp=1.4×10-10,即c(Zn2+)c(CO32-)=1.4×10-10,求得:c(CO32-)=1.4×10-10÷(1.0×10-6)=1.4mol/L,同理可求使Mn2+沉淀,當(dāng)Mn2+濃度均降到1.0×10-6mol/L時(shí),c(CO32-)=2.2mol/L,所以溶液中殘留的CO32-濃度至少為1.4mol/L ;
本題答案為:1.4。
(5)由圖像溶解度曲線變化可知,Na2SO4的溶解度,在溫度較高時(shí),隨溫度升高而降低,而Na2SO410H2O的溶解度,隨溫度升高而升增大,欲得到Na2SO4晶體,應(yīng)采取加熱蒸發(fā)溶劑使Na2SO4結(jié)晶析出,并趁熱過(guò)濾;因Na2SO4在乙醇中難于溶解,所以用乙醇洗滌即防止Na2SO4和水作用生成Na2SO410H2O,又能防止Na2SO4因溶于水而損耗;
本題答案為:蒸發(fā)結(jié)晶 、趁熱過(guò)濾、防止Na2SO4固體轉(zhuǎn)化為Na2SO410H2O,并防止Na2SO4因溶于水而損耗。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】將一定量的SO2(g)和O2(g)分別通入體積為2L的恒容密閉容器中,在不同溫度下進(jìn)行反應(yīng),得到如下表中的兩組數(shù)據(jù):已知2SO2(g)+ O2(g) 2SO3(g) △H<0
實(shí)驗(yàn) 編號(hào) | 溫度/℃ | 平衡常數(shù) | 起始量/mol | 平衡量/mol | 達(dá)到平衡所需時(shí)間/min | ||
SO2 | O2 | SO2 | O2 | ||||
1 | T1 | K1 | 4 | 2 | x | 0.8 | 6 |
2 | T2 | K2 | 4 | 2 | 0.4 | y | t |
下列說(shuō)法中不正確的是
A. x=2.4
B. T1、T2的關(guān)系:T1>T2
C. K1、K2的關(guān)系:K2>K1
D. 實(shí)驗(yàn)1在前6 min的反應(yīng)速率v(SO2)=0.2 mol·L-1·min-1
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】肼(H2NNH2)是一種高能燃料,有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的能量變化如下圖所示。已知斷裂1 mol化學(xué)鍵所需的能量(kJ):N≡N為942、O=O為500、N—N為154,則斷裂1 mol N—H鍵所需的能量(kJ)是:
A. 194 B. 391 C. 516 D. 658
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】已知:N2(g) + 3H2(g)2NH3(g) ΔH = 92 kJ·mol-1,下圖表示L一定時(shí),H2的平衡轉(zhuǎn)化率(α)隨X的變化關(guān)系,L(L1、L2)、X可分別代表壓強(qiáng)或溫度。下列說(shuō)法中,不正確的是
A.X表示溫度
B.L2>L1
C.反應(yīng)速率 υ(M)>υ(N)
D.平衡常數(shù) K(M)>K(N)
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】(1)用H2O2和H2SO4 的混合溶液可溶出印刷電路板金屬粉末中的銅。已知:Cu(s) +2H+(aq) =Cu2+(aq) +H2(g) △H=64kJ/mol;2H2O2(l)=2H2O(l)+O2(g) △H= -196kJ/mol;H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) △H= -286kJ/mol.在H2SO4溶液中Cu與H2O2反應(yīng)生成Cu2+和H2O的熱化學(xué)方程式為___________。
(2)控制其他條件相同,印刷電路板的金屬粉末用10℅H2O2和3.0 mol/L的H2SO4混合溶液處理,測(cè)得不同溫度下銅的平均溶解速率(見(jiàn)下表)。
溫 度(℃) | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 |
銅平均溶解速率×10-3mol.L-1.min-1 | 7.34 | 8.01 | 9.25 | 7.98 | 7.24 | 6.73 | 5.76 |
當(dāng)溫度高于40℃時(shí),銅的平均溶解速率隨著反應(yīng)溫度升高而下降,其主要原因是______________。
(3)在提純后的CuSO4溶液中加入一定量的Na2SO3和NaCl溶液,加熱,生成CuCl沉淀,制備CuCl的離子方程式是_________________________。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】甲醇是一種可再生能源,由CO2制備甲醇的過(guò)程可能涉及的反應(yīng)如下:
反應(yīng)Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.58 kJmol-1
反應(yīng)Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2
反應(yīng)Ⅲ:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H3=-90.77 kJmol-1
回答下列問(wèn)題:
(1)反應(yīng)Ⅱ的△H2=_________,若反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ平衡常數(shù)分別為K1、K2、K3,則K2=________(用K1、K3表示)。
(2)反應(yīng)Ⅲ自發(fā)進(jìn)行條件是___________(填“較低溫度”、“較高溫度”或“任何溫度”)。
(3)在一定條件下2 L恒容密閉容器中充入3 mol H2和1.5 mol CO2,僅發(fā)生反應(yīng)Ⅰ,實(shí)驗(yàn)測(cè)得不同反應(yīng)溫度與體系中CO2的平衡轉(zhuǎn)化率的關(guān)系,如下表所示。
溫度(℃) | 500 | T |
CO2的平衡轉(zhuǎn)化率 | 60℅ | 40℅ |
①T______500℃(填“>”、“<” 、“=”)。
②溫度為500℃時(shí),該反應(yīng)10 min時(shí)達(dá)到平衡。用H2表示該反應(yīng)的反應(yīng)速率v(H2)=______________;該溫度下,反應(yīng)I的平衡常數(shù)K=______________L2/mol2
(4)由CO2制備甲醇還需要?dú)錃。工業(yè)上用電解法制取Na2FeO4,同時(shí)獲得氫氣:Fe+2H2O+2OHFeO42+3H2↑,工作原理如圖所示。電解一段時(shí)間后,c(OH)降低的區(qū)域在__________ (填“陰極室”或“陽(yáng)極室”)。該室發(fā)生的電極反應(yīng)式為:___________________________。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】在周期表中1~36號(hào)之間的W、X、Y、Z、Q五種元素,它們的原子序數(shù)依次增大, 已知W與其余四種元素既不同周期也不同主族;X和Z的基態(tài)原子的核外電子均排布在3個(gè)能級(jí)上,且均有2個(gè)未成對(duì)電子;Q元素原子質(zhì)子數(shù)為29。
(1)按電子排布,Q元素在周期表中屬____________區(qū)。
(2)第一電離能Y______Z,電負(fù)性Y______Z(填“>”,“=”或“<”)。
(3)W與Z形成的常見(jiàn)化合物有W2Z、W2Z2;W與Y能形成多種二元化合物,如YW3、Y2W4、Y3W5、Y4W6……,W2Z分子中Z原子的雜化類(lèi)型為______,YW3分子的立體構(gòu)型為_____,YW3極易溶于W2Z的主要原因有___________________。(寫(xiě)出兩點(diǎn)即可)
(4)Q+基態(tài)核外電子排布式為________________________________。
(5)Q+與Y3-形成的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,陰、陽(yáng)離子間的核間距為 a pm,阿伏加德羅常數(shù)用NA 表示,則晶體的密度為_____________g·cm-3。
o-Y3- -Q+
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下列反應(yīng)HCl作還原劑的是
A.CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O
B.NaOH+HCl=NaCl+H2O
C.Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑
D.
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】生活中的一些問(wèn)題常涉及到化學(xué)知識(shí),下列敘述不正確的是( )
A.糯米中的淀粉一經(jīng)發(fā)生水解反應(yīng),就釀造成酒
B.福爾馬林是一種良好的殺菌劑,但不可用來(lái)消毒飲用水
C.棉花和人造絲的主要成分都是纖維素
D.室內(nèi)裝飾材料中緩慢釋放出的甲醛、甲苯等有機(jī)物會(huì)污染空氣
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