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17.锌锰废电池可回收锌、锰元素生产硫酸锌及碳酸锰,其中生产碳酸锰的主要工艺如下:

试回答下列问题:
(1)硫酸锌水溶液显酸性,用离子方程式说明Zn2++2H2O?Zn(OH)2+2H+
(2)原料锰粉粗品中主要成分为MnO2和炭,在过程①焙烧时反应的化学方程式为MnO2+C═MnO+CO↑,该反应的氧化产物是CO,每生成44.8L(标准状况下)气体时转移电子数为4NA
(3)在50~55℃时向过程③中MnSO4的母液中加入足量NH4HCO3,有气体生成,其化学方程式为:MnSO4+2NH4HCO3=(NH42SO4+MnCO3↓+H2O+CO2↑.
(4)已知三种离子沉淀的pH范围为Fe3+:2.7~3.7. Mn2+:8.6~10.1,Fe2+:7.6~9.6.下表是上述过程②中除去Fe2+的模拟操作方法,请完成下表内容:
实验操作离子方程式
步骤1:取少量滤液于试管中,加入过量酸化的H2O2溶液,振荡.
2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O
步骤2:将pH调到3.7~8.6,使Fe3+沉淀完全.Fe3++3H2O?Fe(OH)3+3H+

分析 原料锰粉粗品的主要成分为MnO2和碳,焙烧时碳被MnO2氧化为一氧化碳,碳把二氧化锰还原为一氧化锰,通入氢气还原一氧化锰得到锰单质,加入硫酸生成硫酸锰、硫酸亚铁,过滤,滤液中含亚铁离子、锰离子.由题给离子沉淀PH可知,除亚铁离子,需先用氧化剂氧化亚铁离子变成铁离子,再调节PH使铁离子沉淀,而锰离子不沉淀,过滤后滤液中含锰离子,加入碳酸氢铵得到碳酸锰沉淀,过滤洗涤干燥得成品碳酸锰,
(1)依据锌离子水解显酸性分析;
(2)根据化学方程式为MnO2+C═MnO+CO↑,可知,碳被二氧化锰氧化成CO,在该反应中每转移1molCO,反应中转移2mol电子,据此计算;
(3)根据流程可知,在50~55℃时向过程③中MnSO4的母液中加入足量NH4HCO3,生成碳酸锰及气体应为二氧化碳,根据元素守恒书写化学方程式;
(4)调节溶液PH使铁离子完全沉淀,锰离子不沉淀的溶液PH;根据离子开始沉淀和沉淀完全的PH分析回答.

解答 解:原料锰粉粗品的主要成分为MnO2和碳,焙烧时碳被MnO2氧化为一氧化碳,碳把二氧化锰还原为一氧化锰,通入氢气还原一氧化锰得到锰单质,加入硫酸生成硫酸锰、硫酸亚铁,过滤,滤液中含亚铁离子、锰离子.由题给离子沉淀PH可知,除亚铁离子,需先用氧化剂氧化亚铁离子变成铁离子,再调节PH使铁离子沉淀,而锰离子不沉淀,过滤后滤液中含锰离子,加入碳酸氢铵得到碳酸锰沉淀,过滤洗涤干燥得成品碳酸锰,
(1)锌离子水解生成氢氧化锌和氢离子,溶液呈酸性,反应的离子方程式为:Zn2++2H2O?Zn(OH)2+2H+
故答案为:Zn2++2H2O?Zn(OH)2+2H+
(2)根据化学方程式为MnO2+C═MnO+CO↑,可知,碳被二氧化锰氧化成CO,所以反应的氧化产物是CO,在该反应中每生成1molCO,反应中转移2mol电子,所以生成44.8L(标准状况下)即2mol气体时转移电子数为4NA
故答案为:CO;4;
(3)50-55℃向MnS04的母液中加入足量NH4HC03,依据实验目的得到碳酸锰,依据原子守恒得到产物还有:硫酸铵、二氧化碳和水,反应的方程式为:MnSO4+2NH4HCO3=(NH42SO4+MnCO3↓+H2O+CO2↑;
故答案为:MnSO4+2NH4HCO3=(NH42SO4+MnCO3↓+H2O+CO2↑;
(4)三种离子沉淀的pH范围为Fe3+:2.7~3.7,Mn2+:8.6~10.1,Fe2+:7.6~9.6.过程②是除去亚铁离子的方法,加入氧化剂过氧化氢盐亚铁离子为铁离子,调节溶液PH在3.7~8.6,铁离子完全沉淀,锰离子不沉淀,达到分离杂质的目的;过氧化氢氧化亚铁离子的离子方程式为:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;
故答案为:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;3.7~8.6.

点评 本题考查了物质制备方案的设计流程分析判断,离子性质和检验的应用调节溶液PH除去杂质离子是解题关键,题目难度中等.

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:多选题

16.下列反应既符合图象Ⅰ又符合图象Ⅱ的是(  )
A.N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H<0B.2SO3(g)?2SO2(g)+O2(g)△H>0
C.4NH3(g)+5O2(g)?4NO(g)+6H2O(g)△H<0D.C(s)+H2O(g)?H2(g)+CO(g)△H>0

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

17.某粗碘样品中含有氯化碘(ICl)和溴化碘(IBr),它们的性质和卤素单质相似,利用碘的升华提纯碘之前,要加适量的某物质对粗碘进行预处理,加入的物质可能是(  )
A.碘化钾B.硝酸银C.溴化钠D.液氯

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

5.氮化硅的强度很高,尤其是热压氮化硅,是世界上最坚硬的物质之一,氮化硅陶瓷可做燃气轮机的燃烧室、机械密封环、输送铝液的电磁泵的管道及阀门、永久性模具、钢水分离环等.制备氮化硅可将硅粉放在氮气中加热至1000℃左右直接氮化制得,实验室制备氮化硅装置示意图如图1:

回答下列问题:
(1)检查装置气密性的方法是在仪器D的出气口连接导管,将导管的末端插入水槽中的水中,用酒精灯轻轻加热圆底烧瓶,若导管口有气泡冒出且停止加热后,在导管中形成一段水柱,说明装置气密性良好,a仪器的名称是分液漏斗
(2)写出NaNO2和(NH42SO4反应制备氮气的化学方程式2NaNO2+(NH42SO4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2N2↑+Na2SO4+4H2O;
(3)装置B的作用是除去氧气(及氮氧化物),装置C的作用是除去水蒸气;
(4)已知氮化硅的化学性质稳定,但常温下易溶于氢氟酸溶液生成一种白色的胶状沉淀和一种盐,请写出此化学反应方程式:Si3N4+4HF+9H2O=3H2SiO3↓+4NH4F;
(5)实验室中某些气体的制取、收集及尾气处理装置如图2所示(省略夹持和净化装置).仅用此装置和表中提供的物质完成相关实验,最合理的选项是D
选项a物质b物质c收集的气体d中的物质
A浓氨水NaOHNH3H2O
B浓硫酸Na2SO3SO2澄清石灰水
C稀硝酸FeNO2H2O
D浓盐酸KMnO4Cl2NaOH溶液

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

12.NH4Al(SO42是食品加工中最为快捷的食品添加剂,用于焙烤食品,工业上常用铝土矿(主要成分为Al2O3和少量的 SiO2、Fe2O3杂质)生产铵明矾晶体NH4Al(SO42•12H2O,其工艺流程图如下:

(1)废渣a、b 的成分分别是:二氧化硅、氢氧化铁.(写名称)
(2)流程图中X的化学式为:H2SO4
(3)反应Ⅲ的离子方程式为:AlO2-+CO2+2H2O=HCO3-+Al(OH)3↓;从铵明矾溶液中获得铵明矾晶体的操作依次为(填操作名称)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤.
(4)过硫酸铵[(NH42S2O8]在工业生产中有广泛的用途,可以作为氧化剂和漂白剂,广泛地用于蓄电池工业;还用作聚合的引发剂、纤维工业的脱浆剂.在上述的工艺流程中用惰性电极电解X与反应Ⅵ所得物质的混合溶液可以得到过硫酸铵.写出阳极反应式:2SO42--2e-=S2O82-
(5)反应Ⅶ的化学方程式为:(NH42S2O8+2H2O=2NH4HSO4+H2O2;NH4HSO4溶液中离子浓度由大到小顺序为:c(H+)>c(SO42-)>c(NH4+)>c(OH-).
(6)向硫酸铝铵溶液中逐滴加入氢氧化钡溶液,不可能发生的反应是B(填选项字母)
A.4NH4Al(SO42+3Ba(OH)2═2(NH42SO4+3BaSO4↓+Al2 (SO43+2Al(OH)3
B.2NH4Al(SO42+4Ba(OH)2═(NH42SO4+3BaSO4↓+Ba(AlO22
C.2NH4Al(SO42+3Ba(OH)2═(NH42SO4+3BaSO4↓+2Al(OH)3
D.NH4Al(SO42+2Ba(OH)2═NH3•H2O+2BaSO4↓+Al(OH)3

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

2.CoCl2•6H2O在饲料、医药工业上有广泛的用途.下列是以含钴废料(含少量Fe、Al等杂质)为原料制取CoCl2•6H2O的一种新工艺流程如图1:

已知:①钴与盐酸反应的化学方程式为:Co+2HCl=CoCl2+H2
②CoCl2•6H2O熔点86℃,易溶于水;常温下稳定无毒,加热至110~120℃时,失去结晶水变成有毒的无水氯化钴
③部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:
沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Co(OH)2Al(OH)3
开始沉淀2.77.57.63.8
完全沉淀3.29.79.25.2
请回答下列问题:
(1)加入碳酸钠调节pH至a,a的范围是5.2~7.6.
(2)操作Ⅰ包含3个基本实验操作,它们是蒸发浓缩、冷却结晶和过滤.
(3)制得的CoCl2•6H2O需减压烘干的原因是降低烘干温度,防止产品分解.
(4)在上述新工艺中,用“盐酸”代替原工艺中“盐酸与硝酸的混酸”直接溶解含钴废料,其主要优点为减少有毒气体的排放,防止大气污染、防止产品中混有硝酸盐.原工艺较新工艺也有优点,其主要优点是流程的步骤减小,工艺减化.
(5)含钴物质在工业上有重要用途,有一种电化学法除去甲醇的污染,其原理是:通电后将Co2+氧化成Co3+,然后以Co3+做氧化剂把水中甲醇氧化成CO2而净化.实验室用如图2装置模拟上述过程:
①写出阳极电极反应式Co2+-e-=Co3+
②除去甲醇的离子反应为:6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+,该过程中被氧化的元素是碳元素,当生产过程中产生标况下2.24LCO2时,共转移电子数为3.612×1023

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

9.一定温度下进行反应:COCl2(g)?Cl2(g)+CO(g),向2.0L恒容密闭容器中充入1.0mol COCl2(g),反应过程中测得的有关数据见下表:
t/s02468
n(Cl2)/mol00.300.390.400.40
下列说法不正确的是(  )
A.0~4s容器内的压强逐渐增大
B.生成Cl2的平均反应速率,0~2s比2~4s快
C.8s时向容器中再充入一定量的氦气,反应速率又会加快
D.该条件下,COCl2的最大转化率为40%

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

6.1,2,3,4-四氢化萘的结构简式是,分子式是C10H12.常温下为无色液体,有刺激性气味,沸点207℃,不溶于水,是一种优良的溶剂,它与液溴发生反应:C10H12+4Br2?C10H8Br4+4HBr.生成的四溴化萘常温下为固态,不溶于水.有人用四氢化萘、液溴、蒸馏水和纯铁粉为原料,制备少量饱和氢溴酸溶液,实验步骤如下:
①按一定质量比把四氢化萘和水加入适当的容器中,加入少量纯铁粉.
②慢慢滴入液溴,不断搅拌,直到反应完全.
③取下反应容器,补充少量四氢化萘,直到溶液颜色消失.过滤,将滤液倒入分液漏斗,静置.
④分液,得到的“水层”即氢溴酸溶液.
回答下列问题:
(1)如图示意图中的装置,适合步骤①和②操作的是D.
(2)步骤②中如何判断“反应完全”加入的液溴颜色基本不褪.
(3)步骤③中补充少量四氢化萘的目的是除出去过量的Br2
(4)步骤③中过滤后得到的固体物质是四溴化萘、铁粉.
(5)已知在实验条件下,饱和氢溴酸水溶液中氢溴酸的质量分数是66%,如果溴
化反应进行完成,则步骤①中四氢化萘和水的质量比约是1:1.3(保留小数点后1位).

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

7.室温下,对pH相等、体积相同的盐酸和醋酸分别进行以下操作,下列说法正确的是(  )
A.将温度迅速升高20℃,两溶液的pH均增大
B.加水稀释相同倍数后,两溶液的pH同等程度减小
C.加少量的醋酸钠固体后,两溶液的pH均增大
D.加足量的锌充分反应后,两溶液产生的氢气的量一样多

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