(16分) 以电解法生产金属锰产生的阳极泥中,其锰含量高达40%~50%,主要成分为MnO2的水合物,且含有显著量的Pb2+、Sn2+等重金属杂质。本工艺采用的木屑富含的纤维素在较浓硫酸的作用下膨胀、水解生成还原糖,酸性条件下,可与二氧化锰反应生成可溶性的硫酸锰。
(1)工业上电解硫酸锰的水溶液生产金属锰,阳极的电极反应式为 。
(2)写出木屑水解反应的化学方程式: 。配平浸出步骤反应方程式C6H12O6 + MnO2 + H2SO4→ MnSO4 + CO2 + H2O
(3)若取消除酸操作步骤,将会产生 气体(填化学式)而污染环境;
(4)本工艺的一种副产品是重要的农业生产资料,写出其化学式 ;
(5)取一定量的阳极泥进行实验分析,得到如下图像。硫酸的最合适用量为 mL,若再增加硫酸的用量,将会导致 (填化学式)的消耗量增大。
(6)某阳极泥中MnO2(相对分子质量为87)的质量分数为50.0%,将174g该阳极泥与320g36.5%的浓盐酸混合加热,则产生的氯气在标准状况下应少于 L。(假设阳极泥中的其它成分不参与反应)
(1)4OH- -4e-=O2 + 2H2O 或2H2O – 4e-=O2↑ + 4H+
(2)(C6H10O5)n + nH2OnC6H12O6;C6H12O6 + 12MnO2 + 12H2SO4→12MnSO4 + 6CO2↑+18H2O。
(3)H2S或SO2(写出其中一个即得分) (4)(NH4)2SO4 (5)28,CaCO3 (6)17.92
解析试题分析:(1)电解池中阳极失去电子,发生氧化反应,则工业上电解硫酸锰的水溶液生产金属锰时阳极是溶液中的氢氧根离子放电产生氧气,其电极反应式为为4OH- -4e-=O2 + 2H2O。
(2)木屑中含有纤维素,在硫酸的作用下水解生成葡萄糖,则水解反应的化学方程式为(C6H10O5)n + nH2OnC6H12O6;根据反应式可知葡萄糖中碳元素的化合价从0价升高到+4价,失去4个电子,而锰元素的化合价从+4价降低到+2价,得到2个电子,因此还原剂与氧化剂的物质的量之比是1:12,所以配平后的化学方程式为C6H12O6 + 12MnO2 + 12H2SO4→12MnSO4 + 6CO2↑+18H2O。
(3)若取消除酸操作步骤,则在后续操作中需要加入硫化铵,因此氢离子与硫离子结合生成H2S气体而污染环境。
(4)根据流程图可知溶液中的硫酸根与溶液中的铵根结合生成(NH4)2SO4,硫酸铵可用于化肥。
(5)根据图像可知,当硫酸用量达到28ml时,锰的浸出率几乎不再增加,因此硫酸的最合适用量为28mL.由于过量的硫酸需要通过碳酸钙除去,因此若再增加硫酸的用量,将会导致CaCO3的消耗量增大。
(6)二氧化锰的质量=174g×0.5=87g,物质的量是1mol。氯化氢的物质的量=320g×36.5%÷36.5g/mol=3.2mol。根据反应式MnO2+4HCl(浓)△MnCl2+2H2O+Cl2↑可知二氧化锰过量,因此产生的氯气物质的量是3.2mol÷4=0.8mol,但由于随着反应的进行,盐酸的浓度逐渐降低,所以实际产生的盐酸的物质的量小于0.8mol,即小于0.8mol×22.4L/mol=17.92L。
考点:考查硫酸锰工艺流程的有关判断与计算
科目:高中化学 来源: 题型:单选题
三氟化氮(NF3)是一种无色无味的气体,它是氨和氟(F2)在一定条件下直接反应得到:4NH3+3F2=NF3+3NH4F,下列有关NF3的叙述正确的是( )
A.NF3的氧化性比F2强 |
B.NF3的还原性比NH3强 |
C.NF3中的原子最外层均达8电子 |
D.该反应过程转移了6 mol电子。 |
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
(8分)某氮肥厂氨氮废水中氮元素多以和NH3·H2O的形式存在,该废水的处理流程如下:
(1)过程Ⅰ:加NaOH溶液,调节pH至9后,升温至30 ℃,通空气将氨赶出并回收。用离子方程式表示加NaOH溶液的作用: 。
(2)过程Ⅱ:在微生物作用的条件下,经过两步反应被氧化成
。其中第一步反应的能量变化示意图如下:
第一步反应是 反应(选填“放热”或“吸热”),判断依据是
(3)过程Ⅲ:一定条件下,向废水中加入CH3OH,将HNO3还原成N2。若该反应消耗32 g CH3OH转移6 mol电子,则参加反应的还原剂和氧化剂的物质的量之比是 。
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
铜及其化合物在工农业生产及日常生活中应用非常广泛。
(1)由辉铜矿制取铜的反应过程为:
2Cu2S(s) + 3O2 (g) = 2Cu2O(s) + 2SO2(g) △H=-768.2kJ·mol-1,①
2Cu2O(s) + Cu2S(s) =" 6Cu(s)" + SO2(g) △H=+116.0kJ·mol-1,②
①热化学方程式:Cu2S(s) + O2(g) =" 2Cu(s)" + SO2(g) △H= kJ·mol-1。
②获得的粗铜需电解精炼,精炼时粗铜作 极(选填:“阳”或“阴”)。
(2)氢化亚铜是一种红色固体,可由下列反应制备
4CuSO4 + 3H3PO2 + 6H2O =" 4CuH↓" + 4H2SO4 + 3H3PO4 。
①该反应还原剂是 (写化学式)。
②该反应每转移3 mol电子,生成CuH的物质的量为 。
(3)氯化铜溶液中铜各物种的分布分数(平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数)与c(Cl-) 的关系如图。
①当c(Cl-)="9" mol·L-1时,溶液中主要的3种含铜物种浓度大小关系为 。
②在c(Cl-)="1" mol·L-1的氯化铜溶液中,滴入AgNO3溶液,含铜物种间转化的离子方程式为 (任写一个)。
(4) 电解Na2HPO3溶液可得到亚磷酸,装置如图(说明:阳膜只允许阳离子通过,阴膜只允许阴离子通过)
①阳极的电极反应式为____________________。
②产品室中反应的离子方程式为____________。
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
(14分)镍是一种十分重要的有色金属,但粗镍中一般含有Fe、Cu及难与酸、碱溶液反应的不溶性杂质而影响使用。现对粗镍进行提纯,具体的反应流程如下:
已知:
①2Ni2O3(黑色) 4NiO(暗绿色) + O2↑
②
物质 | CuS | Cu(OH)2 | Ni(OH)2 | NiS |
Ksp | 8.8×10-36 | 2.2×10-20 | 5.48×10-16 | 3.2×10-19 |
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
镍、钴、铈、铬虽然不是中学阶段常见的金属元素,但在工业生产中有着重要的作用。
(1)二氧化铈 (CeO2)是一种重要的稀土氧化物,在平板电视显示屏中有着重要的应用。CeO2在稀硫酸和H2O2的作用下可生成Ce3+,H2O2在该反应中作_____(填“氧化”“还原”)剂,每有1mol H2O2参加反应,转移电子的物质的量为_____。
(2)某锂离子电池含Li+导电固体为电解质。充电时,Li+还原为Li,并以原子形式嵌入电极材料碳(C6)中,以LiC6表示,电池反应为LiCoO2+ C6CoO2+LiC6。则放电时,电池的正极反应式为________________,如图表示该装置工作时电子和离子的移动方向,此时该电池处于_________(填“放电”或“充电”)状态。
(3)自然界Cr主要以三价Cr和六价Cr的形式存在。六价Cr能引起细胞的突变和癌变。可以用亚硫酸钠将其还原为三价铬,完成并配平下列离子方程式:__Cr2O72-+__SO32-+__H+=__Cr3++__SO42-+ __ ____
(4)NiSO4·6H2O是一种绿色易溶于水的晶体,广泛用于化学镀镍、生产电池等,可由电镀废渣(除含镍外,还含有Cu、Zn、Fe等元素)为原料获得。操作步骤如下:
向滤液Ⅰ中加入FeS主要目的是除去Cu、Zn等杂质,除去Cu2+的离子方程式为______________________。
②向滤液Ⅱ中加入H2O2,溶液中发生反应的离子方程式为__________________,调节pH的目的是______________________。
③滤液Ⅲ溶质的主要成分是NiSO4,再加入碳酸钠过滤后,加稀硫酸溶解又生成NiSO4的目的是______________________。
④我国第五套人民币中的一元硬币材料为钢芯镀镍,镀镍时,镍应作_____极。
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
建筑工地常用的NaNO2因外观和食盐相似,又有咸味,容易使人误食中毒。已知NaNO2
能发生如下反应:
(1)配平上述反应方程式,将系数填入方框中。
(2)上述反应的氧化剂是 ,若反应中有5 mol电子转移,则生成NO在标准状况下的体积是 L。
(3)根据上述反应,可用试纸和生活中常见的物质进行实验,以鉴别NaNO2和NaCl,可选用的物质有:①水;②碘化钾淀粉试纸;③淀粉;④白酒;⑤食醋,进行实验,下列几组合适的是 。
A.③⑤ | B.①②④ | C.①②⑤ | D.①②③⑤ |
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
高锰酸钾(KMnO4)是一种常用的氧化剂。
(1)有下列变化:CO32-→CO2、C2O42-→CO2、Fe3+→Fe2+,找出其中一个变化与“MnO4-→Mn2+”组成一个反应,写出该反应的离子方程式: 。
(2)高锰酸钾可代替二氧化锰用来制取Cl2,则反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为 。
(3)高锰酸钾与硫化亚铁有如下反应:10FeS+6KMnO4+24H2SO4=3K2SO4+6MnSO4+5Fe2(SO4)3+10S+24H2O。若上述反应前后固体的质量减少了2.8 g,则硫元素与KMnO4之间发生转移的电子数目为 。
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
某工厂对制革工业污泥中Cr元素的回收与再利用工艺如下(硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr3+,其次是Fe2+、Fe3+、Al3+、Cu2+、Mg2+):
常温下部分阳离子以氢氧化物沉淀形式存在时溶液的pH见下表:
阳离子 | Fe3+ | Fe2+ | Mg2+ | Al3+ | Cu2+ | Cr3+ |
开始沉淀时的pH | 1.9 | 7.0 | 9.3 | 3.7 | 4.7 | --- |
沉淀完全时的pH | 3.2 | 9.0 | 11.1 | 8.0 | 6.7 | 9(>9 溶解) |
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