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20.高纯碳酸锰在电子工业中有重要的应用,湿法浸出软锰矿(主要成分为MnO2,含少量Fe、Al、Mg等杂质元素)制备高纯碳酸锰的实验过程如下:

(1)浸出:浸出时温度控制在90℃~95℃之间,并且要连续搅拌3小时.植物粉的作用是作还原剂.
(2)除杂:①向浸出液中加入一定量的碳酸锰矿,调节浸出液的pH为3.5~5.5;
②再加入一定量的软锰矿和双氧水,过滤;
③…
操作①中使用碳酸锰调pH的优势是增加MnCO3的产量(或不引入新的杂质等);
操作②中加入双氧水不仅能将Fe2+氧化为Fe3+,而且能提高软锰矿的浸出率.写出双氧水提高软锰矿浸出率的离子方程式MnO2+H2O2+2H+=Mn2++2H2O+O2↑.
(3)制备:在30℃~35℃下,将碳酸氢铵溶液滴加到硫酸锰净化液中,控制反应液的最终pH在6.5-7.0,得到MnCO3沉淀.温度控制35℃以下的原因是减少碳酸氢铵的分解,提高原料利用率;该反应的化学方程式为MnSO4+2NH4HCO3$\frac{\underline{\;30℃-35℃\;}}{\;}$MnCO3↓+(NH42SO4+CO2↑+H2O;生成的MnCO3沉淀需经充分洗涤,检验洗涤是否完全的方法是取最后一次的洗涤滤液1~2 mL 于试管中,向其中滴加用盐酸酸化的BaCl2溶液,若无白色沉淀产生,则表明已洗涤干净.
(4)计算:室温下,Ksp(MnCO3)=1.8×10-11,Ksp(MgCO3)=2.6×10-5,已知离子浓度小于1.0×10-5mol•L-1时,表示该离子沉淀完全.若净化液中的c(Mg2+)=10-2mol/L,试列式计算说明Mg2+的存在是否会影响MnCO3的纯度.Ksp (MnCO3)=c(Mn2+)•c(CO32-),当Mn2+沉淀完全时,c(CO32-)=$\frac{1.8×1{0}^{-11}}{1.0}$×10-5=1.8×10-6mol•L-1,若Mg2+也能形成沉淀,则要求Mg2+>2.6×10-5/1.8×10-6=14.4 mol•L-1,Mg2+的浓度0.01mol/L远小于14.4 mol•L-1,若净化液中的c(Mg2+)=10-2mol/L,说明Mg2+的存在不会影响MnCO3的纯度.

分析 湿法浸出软锰矿(主要成分为MnO2,含少量Fe、Al、Mg等杂质元素)制备高纯碳酸锰,加入浓硫酸和植物粉浸出过滤得到滤液除去杂质,加入碳酸氢铵形成沉淀通过一系列操作得到高纯碳酸锰,
(1)加入植物粉是一种还原剂;
(2)使用碳酸锰调pH的优势是不引入新的杂质;二氧化锰氧化过氧化氢为氧气,本身被还原为锰离子;
(3)依据碳酸氢铵受热易分解分析,在30℃~35℃下,将碳酸氢铵溶液滴加到硫酸锰净化液中,控制反应液的最终pH在6.5~7.0,得到MnCO3沉淀,硫酸铵,二氧化碳和水,生成的MnCO3沉淀需经充分洗涤,检验洗涤是否完全的方法是取最后一次洗涤液检验是否含有硫酸根离子设计;
(4)Ksp (MnCO3)=c(Mn2+)•c(CO32-),当Mn2+沉淀完全时,c(CO32-)=1.8×10-11/1.0×10-5=1.8×10-6 mol•L-1,若Mg2+也能形成沉淀,则要求Mg2+>2.6×10-5/1.8×10-6=14.4 mol•L-1,Mg2+的浓度0.01mol/L远小于14.4 mol•L-1

解答 解:湿法浸出软锰矿(主要成分为MnO2,含少量Fe、Al、Mg等杂质元素)制备高纯碳酸锰,加入浓硫酸和植物粉浸出过滤得到滤液除去杂质,加入碳酸氢铵形成沉淀通过一系列操作得到高纯碳酸锰,
(1)在浸出液中加入植物粉起到了还原剂的作用,
故答案为:作还原剂;
(2)使用碳酸锰调pH的优势是不引入新的杂质;酸性溶液中二氧化锰氧化过氧化氢为氧气,本身被还原为锰离子,反应的离子方程式为:MnO2+H2O2+2H+=Mn2++2H2O+O2↑,
故答案为:增加MnCO3的产量(或不引入新的杂质等);MnO2+H2O2+2H+=Mn2++2H2O+O2↑;
(3)依据碳酸氢铵受热易分解分析,温度控制35℃以下的原因是防止碳酸氢铵分解,在30℃~35℃下,将碳酸氢铵溶液滴加到硫酸锰净化液中,控制反应液的最终pH在6.5~7.0,得到MnCO3沉淀,硫酸铵,二氧化碳和水,反应的化学方程式为:MnSO4+2NH4HCO3$\frac{\underline{\;30℃-35℃\;}}{\;}$MnCO3↓+(NH42SO4+CO2↑+H2O,生成的MnCO3沉淀需经充分洗涤,检验洗涤是否完全的方法是取最后一次洗涤液检验是否含有硫酸根离子设计,取最后一次的洗涤滤液1~2 mL 于试管中,向其中滴加用盐酸酸化的BaCl2溶液,若无白色沉淀产生,则表明已洗涤干净,
故答案为:减少碳酸氢铵的分解,提高原料利用率;MnSO4+2NH4HCO3$\frac{\underline{\;30℃-35℃\;}}{\;}$MnCO3+(NH42SO4+CO2↑+H2O;取最后一次的洗涤滤液1~2 mL 于试管中,向其中滴加用盐酸酸化的BaCl2溶液,若无白色沉淀产生,则表明已洗涤干净;
(4)Ksp (MnCO3)=c(Mn2+)•c(CO32-),当Mn2+沉淀完全时,c(CO32-)=$\frac{1.8×1{0}^{-11}}{1.0}$×10-5=1.8×10-6 mol•L-1,若Mg2+也能形成沉淀,则要求Mg2+>2.6×10-5/1.8×10-6=14.4 mol•L-1,Mg2+的浓度0.01mol/L远小于14.4 mol•L-1,若净化液中的c(Mg2+)=10-2mol/L,说明Mg2+的存在不会影响MnCO3的纯度,
答:Ksp (MnCO3)=c(Mn2+)•c(CO32-),当Mn2+沉淀完全时,c(CO32-)=$\frac{1.8×1{0}^{-11}}{1.0}$×10-5=1.8×10-6mol•L-1,若Mg2+也能形成沉淀,则要求Mg2+>2.6×10-5/1.8×10-6=14.4 mol•L-1,Mg2+的浓度0.01mol/L远小于14.4 mol•L-1,若净化液中的c(Mg2+)=10-2mol/L,说明Mg2+的存在不会影响MnCO3的纯度.

点评 本题考查混合物分离提纯的综合应用,题目难度中等,把握流程分析及混合物分离方法、发生的反应为解答的关键,试题侧重分析与实验能力的考查,有利于提高学生的分析能力和化学计算能力.

练习册系列答案
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10.黄曲霉素、亚硝胺及3,4-苯并芘是世界公认的三大强烈致癌物质,3,4-苯并芘是一种稠环芳烃,其结构简式如图所示,则一氯3,4-苯并芘有(  )
A.8种B.10种C.12种D.20种

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11.已知前四周期六种元素A、B、C、D、E、F的核电荷数依次增大.B原子的p轨道半充满,其氢化物沸点是同族元素中最低的,D原子得到一个电子后3p轨道全充满,A与C能形成AC型离子化合物,其中的阴、阳离子相差一个电子层.E4+离子和氩原子的核外电子排布相同,F元素含量决定了人体内血红蛋白携氧能力的大小.请回答:
(1)A、B、C、D的第一电离能由小到大的顺序是Na<S<P<Cl(用元素符号填空)
(2)化合物BD3的分子构型为三角锥形,B的原子轨道杂化类型为sp3杂化.B元素氢化
物的沸点低于其同族上周期元素的氢化物的原因是不能形成氢键.
(3)己知F2+与KCN溶液反应得F(CN)2沉淀,当加入过量KCN溶液时沉淀溶解,生成配合物.则F的基态原子价电子排布式为3d64s2,CN-与N2或CO(一种分子)互为等电子体.消除CN-剧毒性的方法之一是加入浓的双氧水,可将其转化为可溶性碳酸盐及氨气,写出该反应的离子方程式:CN-+H2O2+OH-=CO32-+NH3↑.
(4)①E基态原子的价电子排布为d24s2,②EO2与碳酸钡在熔融状态下反应,所得晶体的晶胞结构如图所示,则该反应的化学方程式为TiO2+BaCO3=BaTiO3+CO2↑.
③已知该晶体的摩尔质量为M(g/mol),其中E4+的氧配位数为6.若该晶胞边长为anm,可计算该晶体的密度为$\frac{M×1{0}^{21}}{{a}^{3}{N}_{A}}$g/cm3(阿伏加德罗常数为NA).

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

8.下列判断正确的是(  )
①阴离子都只有还原性        
②NO2溶于水时发生氧化还原反应
③1mol Cl2参加反应转移电子数一定为2NA
④BaSO3和H2O2的反应为氧化还原反应.
A.②④B.②③C.③④D.①④

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

15.已知碳元素能形成多种金属碳化物,如碳化钙,俗称为电石.
(1)电石(CaC2)是用CaO与焦炭在电炉中加强热反应生成的,写出此反应的化学方程式CaO+3C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaC2+CO,CaC2中含有化学键的类型为离子键和非极性共价键,C22-与N2互为等电子体,C22-的电子式可表示为,其中α键和π键数目之比为1:2.
(2)已知MgO、CaO的熔点分别为2852℃、2614℃,分析熔点差异的原因是氧化镁的晶格能大于氧化钙.
(3)苯丙氨酸是一种重要的氨基酸,其结构如图1所示,分子中第一电离能最大的原子价电子排布式是s2sp3,其中碳原子的杂化方式有sp2、sp3
(4)已知CaF2晶体(如图2,Ca2+处于面心)的密度为ρg/cm3,NA为阿伏加德常数,相邻的两个Ca2+的核间距为a cm,则CaF2的摩尔质量(M)可以表示为$\frac{{a}^{3}ρ{N}_{A}}{4}$g/mol.

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

5.化学药品与人类健康息息相关.生活中常用药品很多,如:
A.碘酒          B.麻黄碱       C.青霉素       D.阿司匹林、
E.葡萄糖注射液    F.胃舒平(含氢氧化铝、淀粉等)     G.维生素C.
①上述药物中,在使用前一定要进行皮肤敏感试验(皮试)的是C(填写序号).
②具有解热镇痛药效的是D.
③能给患者伤口消毒的药物是A.
④氢氧化铝[Al(OH)3]是某些抗酸药的有效成分.请写出氢氧化铝与胃酸(盐酸)反应的离子方程式:Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

12.X是某元素的一种同位素,该原子的质量数为A,中子数为N,它的气态氢化物为XH3,则它与18O形成的最高价气态氧化物ag中含有质子的物质的量为(  )
A.$\frac{a(A-N+3)}{A+3}$molB.$\frac{a(A-N+8)}{A+16}$mol
C.$\frac{a(2A-2N+40)}{2A+90}$molD.$\frac{2A-2N+24}{2A+54}$mol

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15.碘被称为“智力元素”,科学合理地补充碘可防止碘缺乏病.碘酸钾(KIO3)是国家规定的食盐加碘剂,它的晶体为白色,可溶于水.碘酸钾在酸性介质中与过氧化氢或碘化物作用均生成单质碘.以碘为原料,通过电解制备碘酸钾的实验装置如图所示.
请回答下列问题:
(1)碘是紫黑色物质,实验室常用升华方法来分离提纯含有少量杂质的固体碘.
(2)写出碘酸钾在酸性介质中与过氧化氢反应的离子方程式:2IO3-+2H++5H2O2=I2↓+5O2↑+6H2O
(3)电解前,先将一定量的精制碘溶于过量氢氧化钾溶液,溶解时发生反应:3I2+6KOH=5KI+KIO3+3H2O,将该溶液加入阳极区.另将氢氧化钾溶液加入阴极区,电解槽用水冷却.图中的序号3应为阴离子交换膜(填“阳”或“阴”);电解时,阳极上发生反应的电极反应式为I-+6OH--6e-=IO3-+3H2O.
(4)教材中利用KI与空气的反应来探究反应速率与温度的关系,现有1mol/L的KI溶液、0.1mol/L的H2SO4溶液、淀粉溶液,则实验时这几种试剂的加入顺序为:
KI溶液、淀粉溶液、0.1mol/LH2SO4溶液;反应的离子方程式为4H++4I-+O2=2I2+2H2O.
(5)已知KI+I2?KI3,将I2溶于KI溶液,在低温条件下,可制得KI3•H2O.该物质作为食盐加碘剂是否合适?否(填“是”或“否”),并说明理由低温制备的KI3受热易分解为I2,而I2受热易升华.为了提高加碘盐(添加KI)的稳定性,可加稳定剂减少碘的损失.下列物质中有可能作为稳定剂的是AC.
A.Na2S2O3B.AlCl3C.Na2CO3D.NaNO2

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

16.能充分说明可逆反应N2(g)+O2(g)?2NO(g)已达到平衡状态的是(  )
A.O2的消耗速率等于NO的消耗速率
B.容器内始终有N2、O2和NO共存
C.容器内反应混合物的总物质的量不随时间改变
D.V(N2)=V(N2

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