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18.二氧化锰是一次电池制造的基本材料.工业上以软锰矿为原料制备高纯二氧化锰的流程如下:

某软锰矿的主要成分为MnO2,还含有Si(16.72%)、Fe(5.86%)、Al(3.42%)、Zn(2.68%)和Cu(0.86%)等元素的化合物.部分阳离子以氢氧化物或硫化物的形式完全沉淀时溶液的pH见下表,回答下列问题:
沉淀物Al(OH)3Fe(OH)3Fe(OH)2Mn(OH)2Cu(OH)2Zn(OH)2CuSZnSMnSFeS
pH5.23.29.710.46.78.0≥-0.42≥2.5≥7≥7
(1)硫酸亚铁在酸性条件下将MnO2还原为MnSO4,酸浸时发生的主要反应的化学方程式为2FeSO4+MnO2+2H2SO4=MnSO4+Fe2(SO43+2H2O.
(2)滤渣B的主要成分有Fe(OH)3和Al(OH)3
(3)加入MnS的目的是除去Cu2+、Zn2+杂质.

分析 软锰矿的主要成分为MnO2,还含有Si、Fe、Al、Zn和Cu等元素的化合物,硫酸亚铁在酸性条件下将MnO2还原为MnSO4,所以酸浸后的滤液中的金属阳离子主要是Mn2+、Fe3+、Al3+、Cu2+、Zn2+、Fe2+等,由离子开始沉淀及沉淀完全的pH可知,调节pH为5.4,将Fe3+、Al3+沉淀,加入硫化锰将Cu2+、Zn2+沉淀,滤液为硫酸锰溶液,再通过系列变化得到高纯度的二氧化锰,
(1)根据FeSO4在反应条件下将MnO2还原为MnSO4,则Fe2+被氧化为Fe3+,故酸浸时生成硫酸锰、硫酸铁,根据元素守恒还有水生成.
(2)由题目信息可知,酸浸后的过滤液中含有Mn2+、Fe3+、Al3+、Cu2+、Zn2+、Fe2+,结合题中阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH进行判断.
(3)根据工艺流程及硫化物的Ksp判断.

解答 解:软锰矿的主要成分为MnO2,还含有Si、Fe、Al、Zn和Cu等元素的化合物,硫酸亚铁在酸性条件下将MnO2还原为MnSO4,所以酸浸后的滤液中的金属阳离子主要是Mn2+、Fe3+、Al3+、Cu2+、Zn2+、Fe2+等,由离子开始沉淀及沉淀完全的pH可知,调节pH为5.4,将Fe3+、Al3+沉淀,加入硫化锰将Cu2+、Zn2+沉淀,滤液为硫酸锰溶液,再通过系列变化得到高纯度的二氧化锰,
(1)根据FeSO4在反应条件下将MnO2还原为MnSO4,Fe2+被氧化为Fe3+,故酸浸时生成硫酸锰、硫酸铁,根据元素守恒还有水生成,反应方程式为2FeSO4+MnO2+2H2SO4=MnSO4+Fe2(SO43+2H2O,
故答案为:2FeSO4+MnO2+2H2SO4=MnSO4+Fe2(SO43+2H2O;
(2)酸浸后的过滤液中含有Mn2+、Fe3+、Al3+、Cu2+、Zn2+、Fe2+,加氨水调pH至5.4,结合题中阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH可知,Fe3+、Al3+完全转化为Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀,其它离子不沉淀,故滤渣B的主要成分为Fe(OH)3和Al(OH)3
故答案为:Fe(OH)3和Al(OH)3
(3)根据题中硫化物的Ksp可知,加入MnS是为了生成溶解度更小的CuS、ZnS而除去Cu2+、Zn2+
故答案为:Cu2+、Zn2+

点评 本题考查学生对元素及其化合物的主要性质的掌握、书写电极反应方程式、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:填空题

19.下列反应属于氧化还原反应的是①③⑥⑦,属于化合反应的是③⑤,属于分解反应的是②④,属于置换反应的是①,属于复分解反应的是⑧.
①TiCl4+2Mg$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2MgCl2+Ti
②CaCO3$\frac{\underline{\;煅烧\;}}{\;}$CaO+CO2
③2Fe+3Cl2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl3
④2H2O2$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$2H2O+O2
⑤H2O+SO3═H2SO4
⑥2Na2O2+2H2O═4NaOH+O2
⑦3NO2+H2O═2HNO3+NO
⑧NaOH+HCl═NaCl+H2O.

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20.取ag某物质放在盛有足量过氧化钠固体的容器中,然后通入足量02,用电火花不断引燃使其充分反应,最后称得固体的质量增加小于ag,则该物质是(  )
A.甘油[HOCH2-CH(OH)-CH2OH]B.烃基乙酸[OHCH2COOH]
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6.制备溴苯的实验装置如图所示,回答下列问题:
(1)装在左侧分液漏斗中的药品是苯、液溴.
(2)反应方程式C6H6+Br2$\stackrel{催化剂}{→}$C6H5Br+HBr.
(3)将左侧分液漏斗的旋纽打开后,在A中可观察到的现象是瓶内开始时液面有轻微跳动,慢慢剧烈起来(微沸),瓶中出现红棕色气体.
(4)冷凝管B有上、下两口,冷却水应从下口进入.
(5)右侧分液漏斗中的物质在什么时候加入A中?反应结束时.其作用是除去未反应的溴和烧瓶中的HBr.
(6)要证明该反应是取代反应,最方便的实验方法是反应后,取锥形瓶中液体,滴加AgNO3溶液,若产生浅黄色沉淀则得证.

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13.溴化钙晶体(CaBr2•2H2O)为白色固体,易溶于水,水溶液呈中性.工业上用溴化亚铁生产,流程如下:
(1)“反应I”中,铁粉要保持过量.有关反应非常剧烈,放出大量热.生产中需要除去措施控制反应的剧烈程度,使温度不超过40℃.

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②控制反应不过于剧烈的操作或措施是分批、缓慢加入液溴或不断搅拌加快热量的散失或将反应置于冷水浴中.(任写一条)
(2)“反应II”完成后,要对反应液进行处理最终获得产品.
①(1)中滤渣的主要成分是Fe、Fe(OH)2(填化学式);
②往滤液中加入HBr的目的除去过量的Ca(OH)2(填化学式);
③为了获得干燥的CaBr2•2H2O,从下列选项中选出一种最佳干燥方法c.
a.在坩埚中灼烧b.HBr气流中加热烘干c.减压干燥
(3)已知:MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O
3FeCl2+2K3[Fe(CN)4]=Fe3[Fe(CN)4]2↓(蓝色)+6KCl
请设计实验检验产品CaBr2•2H2O中是否含有Fe2+和Fe3+:取少量产品于试管中,加入足量蒸馏水溶解,形成溶液,取少量溶液于试管中,加少许K3[Fe(CN)4]溶液,若有蓝色沉淀产生,则原溶液中有Fe2+,另取少量溶液于试管中,加少许KSCN溶液,若有呈血红色,则原溶液中有Fe3+
实验中可供选择的试剂:K3[Fe(CN)4]溶液、KSCN溶液、酸性KMnO4溶液.

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3.现有部分短周期元素的性质与原子(或分子)结构如下表:
 元素符号 W X Y Z
 原子消息 海水中质量分数最高的元素 非金属性强而单质(X2)很稳定 M层比K层少1个电子 第三周期元素的简单离子中半径最小
(1)W在周期表中位于第二周期第VIA主族;元素Y与元素Z相比,金属性较强的是Na(用元素符号表示).下列表述中能证明这一事实的是cd(填序号).
a.Y单质的熔点比Z单质低
b.Y的化合价比Z低
c.单质Y能与冷水剧烈反应而Z不能
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(2)上述元素可形成含有共价键的二元离子化合物(包含两种不同元素的离子化合物),该化合物的化学式为Na2O2,该物质中阴阳离子个数比为1:2.
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10.设NA为阿伏加德罗常数的数值,下列说法正确的是(  )
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8.下列各原子或离子的电子排列式错误的是(  )
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