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9.I.碱性锌锰干电池的总反应为Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2.该电池中,负极材料是Zn,正极反应式为MnO2+H2O+e-═MnOOH+OH-
Ⅱ.以废旧锌锰干电池处理得到的混合物为原料制备锰锌铁氧体的主要流程如图所示.

请回答下列问题:
(1)MnxZn1-xFe2O4中铁元素化合价为+3,则锰元素的化合价为+2.
(2)活性铁粉除汞时,铁粉的作用是还原剂(填“氧化剂”或“还原剂”).
(3)除汞是以氮气为载气吹入滤液中,带出汞蒸气经KMnO4溶液进行吸收而实现的.在恒温下不同pH时,KMnO4溶液对Hg的单位时间去除率及主要产物如图1所示.

①写出pH=2时KMnO4溶液吸收汞蒸气的离子方程式5Hg+2MnO4-+16H+═2Mn2++5Hg2++8H2O.
②在强酸性环境中汞的单位时间去除率高,其原因除氢离子浓度增大使KMnO4;溶液的氧化性增强外,还可能是Mn2+对反应起催化作用,单位时间内去除率高.
(4)用惰性电极电解K2MnO4溶液制备KMnO4的装置如图2所示.
①a应接直流电源的正(填“正”或“负”)极.
②已知25℃,两室溶液的体积均为100mL,电解一段时间后,右室溶液的pH由10变为14,则理论上可制得0.1mol KMnO4 (忽略溶液的体积和温度变化).

分析 I.负极发生氧化反应,电极反应式为Zn+2OH--2e-═Zn(OH)2,总反应式减去负极反应式可得正极反应式;
Ⅱ.(1)根据化合价规则判断锰元素的化合价;
(2)由流程可知活性铁粉除汞时,Hg2+被还原为Hg;
(3)①根据题给图象知pH=2时KMnO4溶液吸收汞蒸气生成Mn2+和Hg2+
②不考虑酸性条件下氧化性增强因素,酸性条件下有Mn2+生成,可能是Mn2+具有催化作用;
(4)①左室K2MnO4发生氧化反应生成KMnO4,故左侧电极为电解池的阳极;
②电解过程中阳极反应为MnO42--e-═MnO4-,阴极反应为2H2O+2e-═H2↑+2OH-,根据右室pH变化计算生成OH-的物质的量为0.1mol,再结合电子转移守恒计算.

解答 解:I.碱性锌锰干电池的总反应为Zn+2MnO2+2H2O═2MnOOH+Zn(OH)2,原电池中负极发生氧化反应,负极材料是Zn,电极反应式为:Zn+2OH--2e-═Zn(OH)2,总反应式减去负极反应式可得正极反应式,则正极反应式为:MnO2+H2O+e-═MnOOH+OH-
故答案为:Zn;MnO2+H2O+e-═MnOOH+OH-
Ⅱ.(1)MnxZn1-xFe2O4中铁元素化合价为+3,根据化合价代数和为0,可知锰元素的化合价为+2价,
故答案为:+2;
(2)由流程知活性铁粉除汞时,Hg2+被还原为Hg,铁粉的作用是还原剂,
故答案为:还原剂;
(3)①根据题给图象知pH=2时KMnO4溶液吸收汞蒸气生成Mn2+和Hg2+,反应的离子方程式为:5Hg+2MnO4-+16H+═2Mn2++5Hg2++8H2O,
故答案为:5Hg+2MnO4-+16H+═2Mn2++5Hg2++8H2O;
②在强酸性环境中汞的单位时间去除率高,其原因除氢离子浓度增大使KMnO4溶液的氧化性增强外,还可能是生成的Mn2+对反应起催化作用,单位时间内去除率高,
故答案为:Mn2+对反应起催化作用,单位时间内去除率高;
(4)①左室K2MnO4发生氧化反应生成KMnO4,故左侧电极为电解池的阳极,a应接直流电源的正极,
故答案为:正;
②电解过程中阳极反应为MnO42--e-═MnO4-,阴极反应为2H2O+2e-═H2↑+2OH-,已知25℃,两室溶液的体积均为100mL,电解一段时间后,右室溶液的pH由10变为14,电解后氢氧根离子浓度为1mol/L,则生成OH-的物质的量约是为0.1L×1mol/L=0.1mol,由电子转移守恒可知,理论上可制得0.1mol KMnO4
故答案为:0.1mol.

点评 本题考查化学工艺流程、读图获取信息能力、电化学等,侧重考查学生对知识的迁移运用,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:解答题

19.镁及其化合物用途非常广泛,目前世界上60%的镁是从海水中提取.从海水中先将海水淡化获得淡水和浓海水,浓海水的主要成分如下:
离子Na+Mg2+Cl-SO42-
浓度/(g•L-163.728.8144.646.4
再利用浓海水提镁的一段工艺流程如下图:

请回答下列问题
(1)浓海水主要含有的四种离子中质量浓度最小的是Mg2+.在上述流程中,可以循环使用的物质是Cl2、HCl.
(2)在该工艺过程中,X试剂的化学式为CaCl2
(3)“一段脱水”目的是制备MgCl2•2H2O;“二段脱水”的目的是制备电解原料.若将MgCl2•6H2O直接加热脱水,则会生成Mg(OH)Cl.若电解原料中含有Mg(OH)Cl,电解时Mg(OH)Cl与阴极产生的Mg反应,使阴极表面产生MgO钝化膜,降低电解效率.生成MgO的化学方程式为2Mg(OH)Cl+Mg=MgCl2+2MgO+H2↑.
(4)若制得Mg(OH)2的过程中浓海水的利用率为80%,由Mg(OH)2至“二段脱水”制得电解原料的过程中镁元素的利用率为90%,则1m3浓海水可得“二段脱水”后的电解原料质量为84672g.
(5)以LiCl-KCl共熔盐为电解质的Mg-V2O5电池是战术导弹的常用电源,该电池的总反应为:Mg+V2O5+2LiCl═MgCl2+V2O4•Li2O  该电池的正极反应式为V2O5+2Li++2e-=V2O4•Li2O.
(6)Mg合金是重要的储氢材料.2LiBH4/MgH2体系放氢焓变示意图如下,则:
Mg(s)+2B(s)═MgB2(s)△H=-93 kJ•mol-1

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

20.下列各图所示的实验原理、方法、装置和操作正确的是(  )
A.
除去Cl2中HCl
B.
稀释浓H2SO4
C.
制取氧气
D.
称取NaOH

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17.氯化亚铜(CuCl)常用作有机合成工业中的催化剂,是一种白色粉末;微溶于水、不溶于乙醇及稀硫酸.工业上采用如下工艺流程,从某酸性废液(主要含Cu2+、Fe3+、H+、Cl-)中制备氯化亚铜文字.

请回答下列问题:
(1)写出步骤①中发生的两个主要反应的离子方程式:Cu2++Fe=Cu+Fe2+、Fe+2Fe3+=3Fe2+或Fe+2H+=Fe2++H2↑.
(2)步骤②的操作名称是:过滤、洗涤.
(3)步骤④中所加物质X为:CuO或Cu(OH)2或CuCO3等.
(4)步骤⑤的操作是:在HCl气流中蒸发结晶.
(5)步骤⑥应调节溶液pH呈酸性,且用乙醇洗涤CuCl晶体,目的是:减少CuCl的损失.
(6)在CuCl的生成过程中,可以循环利用的物质是硫酸,理论上否(填“是”或“否”)需要补充(不考虑调节等消耗);理由是Cu与浓硫酸反应生成CuSO4和SO2的物质的量为1:1,而生产CuCl的过程中消耗CuSO4和SO2的物质的量也为1﹕1,所以理论上不需要补充H2SO4
(7)工业上还可以采用以碳棒为电极电解CuCl2溶液得到CuCl.写出电解CuCl2溶液中的阴极上发生的电极反应Cu2++Cl-+e-=CuCl↓.

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4.丙烯可用于合成应用广泛的DAP树脂单体.下列反应流程中的反应条件和少量副产物省略.

已知:RCOOR′+R″OH→RCOOR″+R′OH(R、R′、R″代表烃基)
+2H2C=CH2$\stackrel{一定条件}{→}$+2H2C=CH2$\stackrel{一定条件}{→}$
(1)DAP树脂单体的分子式为C14H14O4.B中所含官能团的名称是碳碳双键、酯基,B→C的反应类型取代反应.
(2)E的相对分子质量为162,分子中有三种化学环境不同的氢.写出E的结构简式
(3)请写出反应②的化学方程式
(4)D有多种同分异构体,符合下列条件的同分异构体有3种.
A.能与NaOH溶液反应
B.苯环上只有两个相同的取代基,且苯环上的一氯代物有两种
(5).以丙烯为原料,其他无机试剂任选,写出制备硝化甘油的合理流程图,注明试剂条件.注:合成路线的书写格式参照如下实例流程图:
CH3CHO $→_{催化剂/△}^{O_{2}}$CH3COOH$→_{浓硫酸/△}^{乙醇}$CH3COOCH2CH3

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14.已知VmL的Fe2(SO43溶液中含SO42-ag,取0.25VmL该溶液稀释至4VmL,则稀释后的溶液中Fe3+的物质的量浓度为(  )
A.$\frac{125a}{288V}$mol•L-1B.$\frac{125a}{72V}$mol•L-1
C.$\frac{a}{2304V}$mol•L-1D.以上答案均不正确

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1.按核外电子排布,可把周期表里的元素划分成5个区,以下元素属于s区的是(  )
A.FeB.PC.MgD.Cu

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18.电化学原理常应用于工农业生产、对工业废水和生活污水进行处理.
(1)对工业废水进行处理是防止水体污染、改善水质的主要措施之一,含氰废水中的CN-有剧毒.
①CN-中碳元素显+2价,则非金属性N>C(填<,=或>)
②在微生物的作用下,CN-能够被氧气氧化成HCO3-,同时生成NH3,该反应的离子方程式为2CN-+4H2O+O2$\frac{\underline{\;微生物\;}}{\;}$ 2HCO3-+2NH3
(2)某研究性学习小组模拟工业生产,将下列装置如图1连接,C、D、E、X、Y 都是石墨,F是铁,丙是模拟精炼铜.将电源接通后,向乙中滴入酚酞试液,在F极附近显红色.试回答下列问题:
①电源 B 极的名称是负极
②甲装置中电解反应的总化学方程式是:2CuSO4+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Cu+O2↑+2H2SO4                        _.
③通电一段时间后,丙中原电解质的物质的量浓度将变小(填“变大”、“变小”或“不变”).
④装置丁中的现象是Y极附近溶液颜色变深.
(3)对生活污水进行处理是防止水体污染、改善水质的主要措施.电渗析法处理厨房垃圾发酵液,同时得到乳酸的原理如图2所示(图中“HA”表示乳酸分子,A-表示乳酸根离子).阳极的电极反应式为Y极附近溶液颜色变深.
②电解过程中,采取一定的措施可控制阳极室的pH约为6-8,此时进入浓缩室的OH-可忽略不计.400mL 10g•L-1乳酸溶液通电一段时间后,浓度上升为145g•L-1(溶液体积变化忽略不计),阴极上产生的H2在标准状况下的体积约为6.72L.(乳酸的摩尔质量为90g•mol-1

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19.金属铝在酸性或碱性溶液中均可与NO3-发生氧化还原反应,转化关系如下:

已知,气体D和F反应可生成盐,气体D和A溶液反应生成白色沉淀.
请回答下列问题:
(1)A和B两溶液混合产生白色沉淀,该白色沉淀的化学式Al(OH)3
(2)C、E排入大气中会造成大气污染,在催化剂存在下,D可以将C、E转化为无毒的气态单质,该单质的电子式
(3)完成铝在碱性条件下与NO3-反应的离子方程式8Al+3NO3-+5OH-+2H2O=8AlO2-+3NH3↑.
(4)过量D的水溶液与A溶液反应的离子方程式是3NH3•H2O+Al3+═Al(OH)3↓+3 NH4+
(5)D→C反应的化学方程式是4 NH3+5O2$\frac{\underline{催化剂}}{△}$ 4NO+6 H2O.
(6)除去气体C中的杂质气体E的化学方法:3NO2+H2O═2HNO3+NO(用化学方程式表示)
(7)Al与NO3-在酸性条件下反应,Al与被还原的NO3-的物质的量之比是1:1.

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