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5.用软锰矿(主要成分为MnO2)生产高锰酸钾产生的锰泥中,还含有18%的MnO2、3%的KOH(均为质量分数),及少量Cu、Pb的化合物等,用锰泥可回收制取MnCO3,过程如图:

(1)高锰酸钾的氧化性强弱与溶液的酸碱性有关,在酸性条件下其氧化性较强,通常用来酸化高锰酸钾的酸是稀硫酸.
(2)除去滤液1中Cu2+的离子方程式是Cu2++S2-=CuS↓.
(3)经实验证明:MnO2稍过量时,起始H2SO4、FeSO4混合溶液中 $\frac{c({H}^{+})}{c(F{e}^{2+})}$<0.7时,滤液1中能够检验出有Fe2+; $\frac{c({H}^{+})}{c(F{e}^{2+})}$≥0.7时,滤液1中不能检验出有Fe2+.根据上述信息回答①②③:
①检验Fe2+是否氧化完全的实验操作是取少量滤液1于试管中,加入铁氰化钾溶液,若无蓝色沉淀生成,证明Fe2+被氧化完全.
②生产时H2SO4、FeSO4混合溶液中$\frac{c({H}^{+})}{c(F{e}^{2+})}$应控制在0.7~1之间,不宜过大,请结合后续操作从节约药品的角度分析,原因是$\frac{c({H}^{+})}{c(F{e}^{2+})}$过大,在调节pH环节会多消耗氨水.
③若$\frac{c({H}^{+})}{c(F{e}^{2+})}$>1,调节$\frac{c({H}^{+})}{c(F{e}^{2+})}$ 到0.7~1的最理想试剂是b(填序号)
a.NaOH溶液   b.铁粉    c.MnO
(4)写出滤液2中加入过量NH4HCO3反应的离子方程式:Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O.
(5)上述过程锰回收率可达95%,若处理1740kg的锰泥,可生产MnCO3393.3kg.

分析 H2SO4、FeSO4混合溶液与锰泥中的二氧化锰发生氧化还原反应,将亚铁氧化为三价铁,然后过滤滤去未反应掉的二氧化锰和不溶的杂质,向滤液中氨水来调节溶液的PH值,并用硫化钠来沉淀铜离子和铅离子,然后过滤滤去生成的沉淀,最后向滤液中加入过量的碳酸氢铵生成碳酸锰,
(1)高锰酸钾溶液具有强氧化性,盐酸易被氧化生成氯气,一般用稀硫酸酸化;
(2)除去滤液1中Cu2+的是硫离子交换铜离子生成难溶于水的CuS;
(3)①检验Fe2+的存在加入铁氰化钾溶液,观察溶液是否变蓝;
②生产时H2SO4、FeSO4混合溶液中$\frac{c({H}^{+})}{c(F{e}^{2+})}$控制在0.7~1之间,不宜过大,如果比值越大说明硫酸的含量越高,后面用氨水调节PH时消耗的氨水的量多,造成原料的浪费;
③若$\frac{c({H}^{+})}{c(F{e}^{2+})}$>1,调节$\frac{c({H}^{+})}{c(F{e}^{2+})}$到0.7~1的方法是减小氢离子而增加亚铁离子的浓度,所以最好加入铁与氢离子发生氧化反应,生成氢气从而消耗氢离子,而生成亚铁离子;
(4)滤液2中的锰离子与NH4HCO3反应生成碳酸锰和二氧化碳与水;
(5)锰泥中含18%的MnO2,程锰回收率可达95%,根据关系式MnO2~~MnCO3,进行算计.

解答 解:H2SO4、FeSO4混合溶液与锰泥中的二氧化锰发生氧化还原反应,将亚铁氧化为三价铁,然后过滤滤去未反应掉的二氧化锰和不溶的杂质,向滤液中氨水来调节溶液的PH值,并用硫化钠来沉淀铜离子和铅离子,然后过滤滤去生成的沉淀,最后向滤液中加入过量的碳酸氢铵生成碳酸锰,
(1)高锰酸钾溶液具有强氧化性,盐酸易被氧化生成氯气,一般用稀硫酸酸化,
故答案为:稀硫酸;
(2)除去滤液1中Cu2+的是硫离子交换铜离子生成难溶于水的CuS,反应的离子方程式为:Cu2++S2-=CuS↓,
故答案为:Cu2++S2-=CuS↓;
(3)①检验Fe2+的存在加入铁氰化钾溶液,观察溶液是否变蓝,
故答案为:取少量滤液1于试管中,加入铁氰化钾溶液,若无蓝色沉淀生成,证明Fe2+被氧化完全;
②生产时H2SO4、FeSO4混合溶液中$\frac{c({H}^{+})}{c(F{e}^{2+})}$控制在0.7~1之间,不宜过大,如果比值越大说明硫酸的含量越高,后面用氨水调节PH时消耗的氨水的量多,造成原料的浪费,
故答案为:$\frac{c({H}^{+})}{c(F{e}^{2+})}$过大,在调节pH环节会多消耗氨水;
若$\frac{c({H}^{+})}{c(F{e}^{2+})}$>1,调节$\frac{c({H}^{+})}{c(F{e}^{2+})}$到0.7~1的方法是减小氢离子而增加亚铁离子的浓度,所以最好加入铁与氢离子发生氧化反应,生成氢气从而消耗氢离子,而生成亚铁离子,向混合溶液中加适量铁粉,
故答案为:b;
(3)滤液2中的锰离子与NH4HCO3反应生成碳酸锰和二氧化碳与水,所以离子方程式为:Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O,
故答案为:Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O;
(4)锰泥中含18%的MnO2,程锰回收率可达95%,根据关系式
MnO2~~~~~~~~MnCO3
87                  115
1740kg×18%×95%    m
$\frac{87}{1740kg×18%×95%}$=$\frac{115}{m}$,
解之得m=393.3kg,
故答案为:393.3.

点评 本题考查学生对元素及其化合物的主要性质的掌握、书写化学反应方程式、阅读题目获取新信息能力、对工艺流程的理解等,难度中等,需要学生具备扎实的基础与综合运用知识、信息分析解决问题能力.

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

4.霉酚酸是一种生物活性化合物,其结构如下图所示.下列有关霉酚酸的说法正确的是(  )
A.该物质的分子式为C17H18O6
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

16.(1)欲确定溶液中有Fe3+,通常加入KSCN溶液试剂,确定SO42-通常加入稀盐酸和BaCl2溶液试剂.
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(3)有以下几种物质:①银 ②熔融的烧碱 ③干冰 ④氨水 ⑤碳酸氢钠固体 ⑥盐酸 ⑦蔗糖 ⑧氯化钠晶体 ⑨纯硫酸.上述物质中能导电的是①②④⑥(填序号,下同),属于电解质的是②⑤⑧⑨.

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13.为了检测熟肉中NaNO2含量,某兴趣小组从1000g隔夜熟肉中提取NaNO3和NaNO2后配成溶液,用0.00500mol•L-1的高锰酸钾(酸性)溶液滴定.平行测定三次,求出每次NaNO2含量,取其平均值.(已知:2MnO4-+5NO2-+6H+=2Mn2++5NO3-+3H2O)

(1)滴定前排气泡时,应选择图中的②(填序号).
(2)滴定终点的判断依据为当滴入最后一滴高锰酸钾溶液时,溶液的颜色变浅紫红色,且半分钟内不褪色
(3)下列操作会导致样品含量测定值偏高的是BD(填字母).
A.锥形瓶用蒸馏水洗后未用待测液润洗
B.酸式滴定管用蒸馏水洗后未用标准液润洗
C.滴定过程中振荡锥形瓶时,有少量待测溶液溅出
D.滴定前平视读数,滴定结束仰视读数
(4)某次滴定过程中,消耗高锰酸钾溶液的体积为16.00mL.则此次求得的NaNO2的含量为13.8  mg•kg-1

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

20.谷氨酸是人体必需的氨基酸,其一钠盐()是生活中常用食品添加剂-味精.在100℃以上使用味精,谷氨酸钠会转变为对人体有害的物质.下列有关味精的说法中正确的是(  )
A.化学式为C5H9NO4Na
B.味精难溶于水
C.只能和盐酸反应,不能和氢氧化钠溶液反应
D.炒菜时味精不宜早放

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

10.利用钴渣[含Co203•CoO、少量Fe2O3等金属氧化物,氧化性:Co3+>Fe3+],制备钴氧化物的工艺流程如图:

(1)Co203“溶解还原”的离子方程式为Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O.
(2)将浸液在空气中搅拌,生成红褐色絮状物,用离子方程式表示过程变化4Fe2++O2+10H2O=4Fe(OH)3↓+8H+.然后加入NH4HCO3调节pH=3.7~8时有大量红褐色沉淀生成,解释其原因加入NH4HCO3调节pH=3.7~8时则促进铁离子的水解,因而有大量红褐色沉淀生成.
(3)以石墨做电极,电解CoSO4和CuSO4的混合溶液可以制得Co2O3.阳极发生的电极反应式为2Co2+-2e-+3H2O=Co2O3+6H+,观察到阴极石墨电极上包裹铜层;若电解液中不加入CuSO4时,出现的主要问题是阴极上Co3+获得电子生成Co2+,Co2+的利用率降低.
(4)在空气中煅烧CoC2O4•2H2O(M为183g/mol),在不同温度下分别得到一种固体物质,充分煅烧5.49g该晶体,测得其残留质量如表:
 温度范围(℃) 残留固体质量(g)
 150~210 4.41
 290~320 2.41
 890~920 2.25
经测定,210℃~320℃过程中,产生的气体只有CO2,则此过程发生的化学反应方程式为3CoC2O4+2O2$\frac{\underline{\;210℃~320℃\;}}{\;}$Co3O4+6CO2

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17.一种磁性材料的磨削废料(含镍质量分数约21%)主要成分是铁镍合金,还含有铜、钙、镁、硅的氧化物.由该废料制备纯度较高的氢氧化镍,工艺流程如下:

回答下列问题:
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(4)已知除杂过程在陶瓷容器中进行,NaF的实际用量为理论用量的1.1倍,用量不宜过大的原因是过量的F-离子生成氢氟酸会腐蚀陶瓷容器.
(5)100kg废料经上述工艺制得Ni(OH)2固体的质量为31kg,则镍回收率的计算式为$\frac{31×59}{93×21}$×100%.
(6)镍氢电池已成为混合动力汽车的主要电池类型,其工作原理如下:
M+Ni(OH)2$?_{放电}^{充电}$MH+NiOOH式中:M-贮氢合金  MH-金属氢化物
(式中M为储氢合金)
写出电池放电过程中正极的电极反应式NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

14.归纳整理是科学学习的重要方法之一.氧族元素的部分性质归纳整理如下:

元素
性质

8O

16S

34Se

52Te
单质熔点/℃-218,4113450
单质沸点/℃-183444.6685989
主要化合价-2-2、+4、+6-2、+4、+6
原子半径/nm0.0740.1020.136
单质与氢化合的难易程度点燃时易化合加热化合加热难化合不能直接
请根据上表数据以及数据变化趋势,回答下列问题:
(1)硒的熔点范围可能是:113℃~450℃
(2)碲(Te)可能的化合价有:-2,+4,+6
(3)硒(Se)的原子半径可能在0.102~0.136之间.
(4)从单质与氢化合的难易程度可以推测出,O、S、Se、Te的非金属性逐渐减弱(增强、减弱).

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

15.下列烷烃在光照下与氯气反应,只生成一种一氯代烃的是(  )
A.CH3CH(CH32B.CH3CH2CH2CH3C.(CH32CHCH2CH3D.CH3C(CH33

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