【题目】工业采用氯化铵焙烧菱锰矿制备高纯碳酸锰的流程如图所示:
已知:①菱锰矿的主要成分是MnCO3,其中含Fe、Ca、Mg、Al等元素。
②Al3+、Fe3+沉淀完全的pH分别为4.7、3.2,Mn2+、Mg2+开始沉淀的pH分别为8.1、9.1。
③焙烧过程中主要反应为MnCO3+2NH4ClMnCl2+2NH3↑+CO2↑+H2O。
(1)结合图1、2、3,分析焙烧过程中最佳的焙烧温度、焙烧时间、分别为_____、_____、_______。
(2)对浸出液净化除杂时,需先加入MnO2将Fe2+转化为Fe3+,再调节溶液pH的范围为_______,将Fe3+和Al3+变为沉淀而除去,然后加入NH4F将Ca2+、Mg2+变为氟化物沉淀除去。
(3)“碳化结晶”步骤中,加入碳酸氢铵时反应的离子方程式为______________。
(4)上述流程中可循环使用的物质是________。
(5)现用滴定法测定浸出液中Mn2+的含量。实验步骤:称取1.000 g试样,向其中加入稍过量的磷酸和硝酸,加热使反应2Mn2+++4
+2H+
2[Mn(PO4)2]3+
+H2O充分进行;加入稍过量的硫酸铵,发生反应
+
N2↑+2H2O以除去
;加入稀硫酸酸化,用2.00 mol·L110.00 mL硫酸亚铁铵标准溶液进行滴定,发生的反应为[Mn(PO4)2]3+Fe2+
Mn2++ Fe3++2
;用0.10 mol·L110.00 mL酸性K2Cr2O7溶液恰好除去过量的Fe2+。
①酸性K2Cr2O7溶液与Fe2+反应的离子方程式为_____________(还原产物是Cr3+)。
②试样中锰的质量分数为_______。
【答案】 500 ℃ 60min 1.10 4.7≤pH<8.1 Mn2++2MnCO3↓+ CO2↑+H2O NH4Cl 6Fe2++
+14H+
6Fe3++2Cr3++7H2O 77%
【解析】
本题考查无机化工流程,意在考查考生分析和解决化学问题的能力。(1)随着温度的升高,锰浸出率逐渐升高,但是500 ℃以后,锰浸出率增加缓慢,并且在500 ℃时,锰浸出率已超过95%。从节约能源的角度考虑,焙烧温度取500 ℃即可;焙烧时间为60 min时锰浸出率较大,超过60 min锰浸出率趋于平缓,因此,实验选择最佳的焙烧时间为60 min;当氯化铵与菱锰矿粉质量比为1.10∶1时,锰浸出率已经很高,继续增加氯化铵用量,锰浸出率提高不明显,因此,氯化铵与菱锰矿粉最佳质量比为1.10∶1。(2)Fe3+和Al3+完全沉淀的pH分别是3.2、4.7,调节pH不能使Mn2+沉淀,所以pH的范围是4.7≤pH<8.1。(3)根据流程,净化除杂或焙烧后,Mn以+2价形式存在,加入碳酸氢铵溶液,发生Mn2++2MnCO3↓+ CO2↑+H2O。(4)蒸发浓缩、冷却结晶后得到的氯化铵可以循环使用。(5)①Cr2O72-具有强氧化性,能把Fe2+氧化成Fe3+,本省被还原成Cr3+,然后采用化合价升降进行配平,离子反应方程式为:6Fe2++
+14H+
6Fe3++2Cr3++7H2O。②首先根据关系式6Fe2+~
计算出过量的Fe2+为0.006 0 mol,然后得出与[Mn(PO4)2]3反应的Fe2+为0.020 0 mol0.006 0 mol=0.014 mol,根据关系式Mn2+~[Mn(PO4)2]3~Fe2+计算得出n(Mn2+)=0.014 mol,试样中的m(Mn)=0.014 mol×55 g·mol1=0.77 g,故试样中锰的质量分数为77%。
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【题目】钛酸锂电池应用广泛, 电池放电后负极材料主要含有Li4Ti5O12、 铝箔及少量Fe, 可通过下列工艺流程回收钛、 锂。回答下列问题:
(1) Li4Ti5O12中, Ti元素的化合价为___, 滤液1中含金属的阴离子是___(填离子符号)。
(2) 酸浸时 Li4Ti5O12发生的反应是: Li4Ti5O12+7H2SO4+5H2O2=2Li2SO4+5[TiO(H2O2)]SO4+7H2O, 该反应是否属于氧化还原反应?___(填 “是” 或 “否”); 滤渣1是___。
(3) 向[TiO(H2O2)]SO4溶液中加入Na2SO3溶液发生反应的离子方程式为___。
(4) 向TiOSO4溶液中通入NH3发生反应的离子方程式为___。
(5) 沉淀TiO(OH)2用蒸馏水洗涤的目的是___。
(6) 萃取时, 温度对萃取率的影响如图所示。由图分析知实验时选择在常温下进行即可, 理由是__。
(7)“萃取” 和 “反萃取” 可简单表示为:[TiO(H2O2)]2++2(HA)2 [TiO(H2O2)](HA2)2+2H+,则反萃取过程中加入的试剂X是___。
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【题目】离子液体是一类具有很高应用价值的绿色溶剂和催化剂,其中的EMIM+离子由H、C、N三种元素组成,结构如图所示。回答下列问题:
(1)碳原子价层电子的轨道表达式为__________,基态碳原子中,核外电子占据的最高能级的电子云轮廓图为_________形。
(2)根据价层电子对互斥理论,NH3、NO3-、NO2-中,中心原子价层电子对数不同于其他两种粒子的是_______。NH3比PH3的沸点高,原因是_________。
(3)氮元素的第一电离能比同周期相邻元素都大的原因是____________。
(4)EMIM+离子中,碳原子的杂化轨道类型为______。分子中的大π键可用符号表示,其中m代表参与形成的大π键原子数,n代表参与形成的大π键电子数(如苯分子中的大π键可表示为
),则EMIM+离子中的大π键应表示为________。
(5)立方氮化硼硬度仅次于金刚石,但热稳定性远高于金刚石,其晶胞结构如图所示。立方氮化硼属于_______晶体,其中硼原子的配位数为_______。已知:立方氮化硼密度为dg/cm3,B原子半径为xpm,N原子半径为ypm,阿伏加德罗常数的值为NA,则该晶胞中原子的空间利用率为________(列出化简后的计算式)。
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【题目】肼(N2H4)与N2O4是火箭发射中最常用的燃料与助燃剂,回答下列问题:
(1)T℃时,将一定量的NO2或N2O4充入一个容积为2L的恒容密闭容器中,发生反应2NO2(g)N2O4(g),保持温度不变,各物质的浓度随时间变化关系如下表:
①c(Y)代表___________(填化学式)的浓度,20~40s内,用NO2表示的化学反应速率为___________。
②该反应的平衡常数K=___________。
③60s时容器内混合气体的密度为_____g·L-1。
④100s时改变的条件是___________,重新达到平衡时,与原平衡比较,NO2的体积分数将___________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)①已知2N2H4(g)+N2O4(g)3N2(g)+4H2O(g) △H=-QkJ·mol-1,相关化学键的键能如表所示。
使 1molN2O4(g)完全分解成相应的原子时需要吸收的能量是___________kJ(用代数式表示)
②相同温度下,向Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个恒压密闭容器中均充入1molN2H4(g)和1molN2O4(g),三个容器的反应压强分别为p1、p2、p3。在其它条件相同的情况下,反应进行到tmin时,N2的体积分数如图所示,此时容器I___________(填“处于”或“不处于”)化学平衡状态,原因是___________。
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【题目】某同学帮助水质检测站配制480 mL 0.5 mol/LNaOH溶液以备使用。
(1)该同学应用托盘天平称取NaOH固体_____g。
(2)用质量为23.1 g的烧杯放在托盘天平上称取所需NaOH固体时,请在附表中选取所需的砝码大小(填字母)__________,并在下图中选出能正确表示游码位置的选项(填字母) ____________。
(3)配制时,正确的操作顺序是________
A.用30mL蒸馏水洗涤烧杯2-3次,洗涤液均注入容量瓶中,振荡
B.用天平准确称取所需的NaOH的质量,加入少量水,用玻璃棒慢慢搅动,使其充分溶解
C.将已冷却的氢氧化钠溶液沿玻璃棒注入容量瓶中
D.将容量瓶盖紧,反复上下颠倒,摇匀
E.改用胶头滴管滴加蒸馏水,使溶液凹液面恰好与刻度线相切
F.往容量瓶内加蒸馏水,直到溶液在刻度线下1~2cm处
(4)若出现以下情况,对所配溶液浓度将有何影响?(填"偏高""偏低"或"无影响")
①没有进行A操作__________
②转移溶液时不慎将少量的溶液洒在容量瓶外__________
③定容时俯视刻度线___________
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【题目】室温下,将1.000 mol·L-1盐酸滴入20.00 mL 1.000 mol·L-1氨水中,溶液pH和温度随加入盐酸体积变化曲线如下图所示。下列有关说法正确的是
A. a点由水电离出的c(OH-)=1.0×10-14 mol·L-1
B. b点:c(NH4+)+c(NH3·H2O)=c(Cl-)
C. c点:c(Cl-)>c(NH4+)
D. d点:达到滴定终点
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【题目】室温下,将 0.10 mol·L-1 盐酸滴入 20.00 mL 0.10 mol·L-1 氨水中,溶液中 pH 和 pOH 随加入盐酸体积变化曲线如图所示。已知:pOH=-lg c(OH-),下列正确的是
A. M 点所示溶液中可能存在c(Cl-)> c(NH4+)
B. N 点所示溶液中可能存在:c (NH4+)+ c(NH3﹒H2O)= c(Cl-)
C. Q 点盐酸与氨水恰好中和
D. M 点到Q点所示溶液中水的电离程度先变大后减小
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【题目】碳、氮、氧、磷、硫、铁,锌、铜等都是组成蛋白质的重要元素。回答下列问题:
(1)Fe的基态原子的核外电子排布式为_________,3d能级上的未成对电子数为____。
(2)在C、N、O、P、S五种元素中,第一电离能最大的元素是_____(填元素符号,下同),电负性最大的元素是______
(3)氨基乙酸(H2NCH2COOH)是蛋白质完全水解的产物之一,其中C原子的杂化轨道类型为______;1molH2NCH2COOH中含有键的数目为_____NA。
(4)蛋白质在体内部分被氧化生成尿素[CO(NH2)2]、二氧化碳、水等排出体外。
①CO2、H2O分子的空间构型分别为_____、_____。
②尿素的熔点为132.7℃,其固体属于_____晶体。
③尿素易溶于水,其原因除都是极性分子外,还有_________。
(5)Cu与H元素形成某种晶体的结构如图所示,则该晶体的化学式为____。若该晶体的密度为ρg·cm—3,阿伏加德罗常数的值为NA,则该晶胞的棱长为_____nm(用含ρ和NA的式子表示)
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【题目】张青莲是我国著名的化学家,1991年他准确测得In的相对原子质量为114.818,被国际相对原子质量委员会采用为新的标准值。下列说法中,错误的是( )
A. In是In元素的一种核素 B.
In原子核内有49个中子
C. In原子核内质子数和中子数之和为115 D.
In原子核外有49个电子
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