温度/℃ 化合物 | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 |
NH4Cl | 29.3 | 37.2 | 45.8 | 55.3 | 65.6 | 77.3 |
ZnCl2 | 343 | 395 | 452 | 488 | 541 | 614 |
化合物 | Zn(OH)2 | Fe(OH)2 | Fe(OH)3 |
Ksp近似值 | 10-17 | 10-17 | 10-39 |
分析 (1)该电池的正极发生还原反应,MnO2被还原生成MnOOH;负极锌被氧化生成Zn2+,以此书写电池总反应式,依据以上合计代数和为0计算锰元素化合价;
(2)持电流强度为0.5A,电池工作五分钟,则电量为0.5A×300s=150C,转移电子的物质的量为$\frac{150C}{96500C/mol}$,以此计算消耗锌的质量、物质的量;
(3)废电池糊状填充物加水处理后,过滤,滤液中主要有ZnCl2和NH4Cl,若将滤液加热蒸发,依据溶解度比较判断析出晶体顺序,填充物含有碳粉、二氧化锰、氯化锌和氯化铵等组成的糊状填充物,溶解后滤液中主要有ZnCl2和NH4Cl,滤渣的主要成分是MnO2、碳粉盒原电池反应生成的MnO(OH)等;
(4)铁加入稀H2SO4和H2O2,可被氧化生成Fe3+,铁离子开始沉淀时的溶液的pH应为(假定Fe3+为0.01mol•L-1),结合Ksp=10-39计算pH,若不加入过氧化氢,亚铁离子不能被氧化为铁离子,在调节溶液PH时生成的沉淀为氢氧化铁、氢氧化亚铁、氢氧化锌沉淀.
解答 解:(1)电池的总反应式可表述为Zn+2NH4++2MnO2═Zn2++2NH3+2MnO(OH),该电池的正极发生还原反应,MnO2被还原生成MnOOH,电极方程式为:MnO2+e-+NH4+=MnO(OH)+NH3,负极锌被氧化生成Zn2+,MnO(OH)中氧元素化合价-2价,氢元素化合价为+1价,元素化合价代数和为0得到锰元素化合价为+3价,
故答案为:2MnO2+Zn+2H+=2MnOOH+Zn2+,+3;
(2)持电流强度为0.5A,电池工作五分钟,则电量为0.5A×300s=150C,转移电子的物质的量为$\frac{150C}{96500C/mol}$,则消耗Zn的质量为$\frac{150C}{96500C/mol}$×$\frac{1}{2}$×65g/mol=0.05g,
故答案为:0.05;
(3)滤液中主要有ZnCl2和NH4Cl,通过加热浓缩、冷却结晶得到晶体,氯化铵溶解度随温度升高变化不大,氯化锌溶解度随温度变化很大,相同温度下氯化铵溶解度小于氯化锌,则首先应该析出的物质应是NH4Cl,填充物含有碳粉、二氧化锰、氯化锌和氯化铵等组成的糊状填充物,溶解后滤液中主要有ZnCl2和NH4Cl,滤渣的主要成分是MnO2、碳粉盒原电池反应生成的MnO(OH)等,
故答案为:NH4Cl,同温下它的溶解度远小于ZnCl2,碳粉;
(4)铁加入稀H2SO4生成硫酸亚铁和氢气,酸性溶液中加入H2O2,亚铁离子可被氧化生成Fe3+,反应的离子方程式为:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2 H2O,铁离子开始沉淀时的溶液的pH应为(假定Fe3+为0.01mol•L-1),因Ksp=10-39,
则c(OH-)=$\root{3}{\frac{Ksp}{c(F{e}^{3+})}}$=$\root{3}{\frac{1{0}^{-39}}{0.01}}$mol/L≈1×10-12mol/L,此时pH=2,
由表中数据可知Zn(OH)2、Fe(OH)2的Ksp相近,如不加H2O2,则Zn2+和Fe2+分离不开,加碱调节pH,直接得到的沉淀中应主要含有Zn(OH)2和Fe(OH)2,
故答案为:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O,2,Zn(OH)2和Fe(OH)2.
点评 本题考查原电池知识以及物质的分离、提纯,侧重于原电池的工作原理以及实验基本操作和注意问题,题目难度中等,有利于培养学生良好的科学素养.
科目:高中化学 来源: 题型:选择题
A. | 酸性:H2SO4>H2SO3 | B. | 氧化性:H2SO4(浓)>H2SO4(稀) | ||
C. | 稳定性:CH4<SiH4 | D. | 碱性:Mg(OH)2>Al(OH)3 |
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:解答题
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:解答题
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:选择题
A. | 往Na[Al(OH)4]溶液中通入过量CO22[Al(OH)4]-+CO2=2Al(OH)3↓+CO32-+H2O | |
B. | Na2SiO3溶液与稀醋酸混合SiO32-+2H+=H2SiO3↓ | |
C. | 钠与CuSO4溶液反应2Na+Cu2+=Cu+2Na+ | |
D. | 往Na2SO3溶液中滴加双氧水 H2O2+SO32-=SO42-+H2O |
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:解答题
开始沉淀的pH | 沉淀完全的pH | |
Fe3+ | 1.1 | 3.2 |
Mn 2+ | 8.3 | 9.8 |
Cu 2+ | 4.4 | 6.4 |
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:解答题
选用的仪器 | |||||
添加的药品(或必要的操作) |
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:解答题
实 验 目 的 | 化学试剂及方法 | 供选择的化学试剂及方法 A.加入硝酸酸化的硝酸银溶液 B.加入食醋,加热 C.灼烧、闻气味 D.加入新制氢氧化铜悬浊液,加热 E.将样品滴在淀粉碘化钾试纸上 |
除去热水瓶中的水垢 | ||
鉴别蔗糖和葡萄糖 | ||
验证味精中是否含有食盐 | ||
区别毛织物和棉织物 | ||
检验自来水是否含Cl2分子 |
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:选择题
A. | 门捷列夫 | B. | 盖斯 | C. | 勒夏特列 | D. | 范德华 |
查看答案和解析>>
湖北省互联网违法和不良信息举报平台 | 网上有害信息举报专区 | 电信诈骗举报专区 | 涉历史虚无主义有害信息举报专区 | 涉企侵权举报专区
违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com