【题目】锌锰干电池是最早的实用电池。现用下列工艺回收正极材料中的金属(部分条件未给出)。
(1)碱性锌锰电池反应为:Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnO(OH),电解质是KOH, MnO(OH)中Mn的化合价为:_____,正极反应式为:__________。
(2)黑粉的主要成份为 MnO2和石墨,写出反应①的化学方程式:________
(3)MnO2的转化率与温度的关系如下表:
温度/℃ | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 |
转化率/℃ | 86.0 | 90.0 | 91.3 | 92.0 | 92.1 |
生产中常选反应温度为80℃,其理由是:___________。
(4)“沉锰”过程中生成碱式碳酸锰[MnCO36Mn(OH)25H2O],写出其离子反应方程式:_______。滤液③中可回收的物质为:________(填化学式)。
(5)用硫酸酸化的浆液可吸收工业废气中的生成,已知浆液中含量为,工业废气中含量为, 的吸收率可达90%,则处理1000工业尾气,可得到的质量为____kg(用含字母的代数式表示)。
【答案】+3价 MnO2+H2O+e-=MnO(OH)+OH- MnO2+2FeSO4+2H2SO4=MnSO4+Fe2(SO4)3+2H2O 由表格中的数据可知,MnO2的转化率随温度的升高而升高,80℃时MnO2的转化率已经较高,更高的温度会增加能耗,增大生产成本,得不偿失 Mn2++7CO32-+11H2O=MnCO3·6Mn(OH)2·5H2O↓+6CO2↑ Na2SO4 或
【解析】
废旧锌锰干电池经过预处理得到黑粉,黑粉主要成分为二氧化锰与石墨,则反应①是MnO2、FeSO4和H2SO4发生的氧化还原反应生成硫酸铁与硫酸锰,并将不溶物二氧化锰与石墨过滤,得到的滤液经碳酸钠调节pH=4.5,使铁离子转化为氢氧化铁沉淀而除去,得到的滤液主要成分为硫酸锰, “沉锰”过程中碳酸根离子与溶液中锰离子反应,得到碱式碳酸锰沉淀[MnCO36Mn(OH)25H2O]沉淀与硫酸钠,过滤后所得的滤液③溶质为硫酸钠,滤渣③再经硫酸酸化得到硫酸锰溶液,最终蒸发浓缩,过滤干燥得到MnSO4H2O,据此分析作答。
(1)碱性锌锰电池反应为:Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnO(OH),电解质是KOH,活泼金属Zn为该电池的负极材料,MnO(OH)中氧为-2价,氢为+1价,则Mn的化合价为:+3价;正极MnO2得到电子产生MnO(OH),电极反应式为:MnO2+H2O+e-=MnO(OH)+OH-;
(2)黑粉的主要成份为 MnO2和石墨,其反应的化学方程式为:MnO2+2FeSO4+2H2SO4=MnSO4+Fe2(SO4)3+2H2O;
(3)由表格中的数据可知,MnO2的转化率随温度的升高而升高,80℃时MnO2的转化率已经较高,更高的温度会增加能耗,增大生产成本,得不偿失,故生产中常选反应温度为80℃,故答案为:由表格中的数据可知,MnO2 的转化率随温度的升高而升高,80℃时MnO2的转化率已经较高,更高的温度会增加能耗,增大生产成本,得不偿失;
(6)“沉锰”过程中碳酸钠与硫酸锰反应生成碱式碳酸锰,碳酸钠水解生成氢氧化钠、生成氢氧化锰沉淀后促进水解放出二氧化碳,反应的离子方程式为,根据该反应方程式可知,滤液③中可回收的物质为:Na2SO4,故答案为: ;Na2SO4;
(7)用硫酸酸化的MnO2浆液可吸收工业废气中的SO2生成MnSO4·H2O,反应的方程式为MnO2+SO2+H2O=MnSO4·H2O。1000工业尾气中含有的SO2的物质的量为=mol,则生成的MnSO4·H2O的物质的量为mol×90%=mol,质量为mol×169g/mol=g= 或kg。
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【题目】已知:Cu(s)+2H+(aq)===Cu2+(aq)+H2(g) ΔH1
2H2O2(l)===2H2O(l)+O2(g) ΔH2
2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH3
则反应Cu(s)+H2O2(l)+2H+(aq)===Cu2+(aq)+2H2O(l)的ΔH是
A. ΔH=ΔH1+1/2ΔH2+1/2ΔH3 B. ΔH=ΔH1+1/2ΔH2-1/2ΔH3
C. ΔH=ΔH1+2ΔH2+2ΔH3 D. ΔH=2ΔH1+ΔH2+ΔH3
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【题目】反应3Fe(s)+4H2O(g) Fe3O4 (s)+4H2(g) ,在一个可变容积的密闭容器中进行,试回答:
(1)增加Fe的量,其正反应速率的变化是__________(填“增大”“不变”或“减小”,以下相同)。
(2)将容器的体积缩小一半,其正反应速率__________,逆反应速率__________。
(3)保持体积不变,充入N2 使体系压强增大,其正反应速率__________,逆反应速率__________。
(4)保持压强不变,充入N2使容器的体积增大,其正反应速率__________,逆反应速率__________。
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【题目】GaAs晶体的熔点很高, 硬度很大, 密度为ρ g·cm-3,Ga 和As 的摩尔质量分别为MGag·mol-1和MAs g·mol-1, 原子半径分别为rGa pm 和rAs pm, 阿伏加德罗常数值为NA, 其晶胞结构如下图所示, 下列说法错误的是
A. 该晶体为原子晶体
B. 在该晶体中,Ga和As均无孤对电子,Ga和As的配位数均为4
C. 原子的体积占晶胞体积的百分率为
D. 所有原子均满足8电子稳定结构
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【题目】草酸是一种常用的还原剂,某校高三化学小组探究草酸被氧化的速率问题。
实验Ⅰ | 试剂 | 混合后 溶液pH | 现象 (1h后溶液) | ||
试管 | 滴管 | ||||
a | 4mL0.01mol·L1 KMnO4溶液,几滴浓H2SO4 | 2mL0.3mol·L1H2C2O4 溶液 | 2 | 褪为无色 | |
b | 4mL0.01mol·L1KMnO4溶液,几滴浓NaOH | 7 | 无明显变化 | ||
c | 4mL0.01mol·L1 K2Cr2O7溶液,几滴浓H2SO4 | 2 | 无明显变化 | ||
d | 4mL0.01mol·L1 K2Cr2O7溶液,几滴浓NaOH | 7 | 无明显变化 |
(1)H2C2O4是二元弱酸,写出H2C2O4溶于水的电离方程式:_____________。
(2)实验I试管a中KMnO4最终被还原为Mn2+,该反应的离子方程式为:________。
(3)瑛瑛和超超查阅资料,实验I试管c中H2C2O4与K2Cr2O7溶液反应需数月时间才能完成,但加入MnO2可促进H2C2O4与K2Cr2O7的反应。依据此资料,吉吉和昊昊设计如下实验证实了这一点。
实验II | 实验III | 实验IV | |
实验操作 | |||
实验现象 | 6 min后固体完全溶解,溶液橙色变浅,温度不变 | 6 min后固体未溶解,溶液颜色无明显变化 | 6 min后固体未溶解,溶液颜色无明显变化 |
实验IV的目的是:_______________________。
(4)睿睿和萌萌对实验II继续进行探究,发现溶液中Cr2O72- 浓度变化如图:
臧臧和蔡蔡认为此变化是通过两个过程实现的。
过程i.MnO2与H2C2O4反应生成了Mn2+。
过程ii.__________________________________。
①查阅资料:溶液中Mn2+能被PbO2氧化为MnO4-。针对过程i,可采用如下方法证实:将0.0001molMnO2加入到6mL____________中,固体完全溶解;从中取出少量溶液,加入过量PbO2固体,充分反应后静置,观察到_______________。
②波波和姝姝设计实验方案证实了过程ii成立,她们的实验方案是________。
(5)综合以上实验可知,草酸发生氧化反应的速率与__________________有关。
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【题目】碳、 氮、磷、砷和硼的相关化合物在化工、医药、农药、材料等领域有着广泛的应用。锂、钠、铝、铁等金属在日常生活、工业生产中也占有举足轻重的地位,请回答下列问题:
(1)基态As原子的电子排布式为______________________;
(2)氮化硼(BN)有多种晶型,其中立方氮化硼与金刚石的构型类似,则其晶胞中B—N—B之间的夹角是___________________(填角度)。
(3)金属晶体的四种堆积如下图,金属钠的晶体堆积模型为___ (填字母)。
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【题目】(1)X表示原子:
①AXn+共有x个电子,则该阳离子的中子数N=____。
②12C16O2分子中的中子数N=______。
③A2-原子核内有x个中子,其质量数为m,则n g A2-所含电子的物质的量为_____。
(2)某元素原子的核电荷数是电子层数的5倍,其质子数是最外层电子数的3倍,该元素的原子结构示意图是_____。
(3)已知某粒子的结构示意图为
试回答:①当x-y=10时,该粒子为___(填“原子”、“阳离子”或“阴离子”)。
②写出y=3与y=7的元素最高价氧化物对应水化物发生反应的离子方程式_____。
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【题目】某小组同学探究物质的溶解度大小与沉淀转化方向之间的关系。已知:
(1)探究BaCO3和BaSO4之间的转化,实验操作:
试剂A | 试剂B | 试剂C | 加入盐酸后的现象 | |
实验Ⅰ | BaCl2 | Na2CO3 | Na2SO4 | …… |
实验Ⅱ | Na2SO4 | Na2CO3 | 有少量气泡产生,沉淀部分溶解 |
①实验Ⅰ说明BaCO3全部转化为BaSO4,依据的现象是加入盐酸后,__________
②实验Ⅱ中加入稀盐酸后发生反应的离子方程式是_______。
③实验Ⅱ说明沉淀发生了部分转化,结合BaSO4的沉淀溶解平衡解释原因:______
(2)探究AgCl和AgI之间的转化,实验Ⅲ:
实验Ⅳ:在试管中进行溶液间反应时,同学们无法观察到AgI转化为AgCl,于是又设计了如下实验(电压表读数:a>c>b>0)。
注:其他条件不变时,参与原电池反应的氧化剂(或还原剂)的氧化性(或还原性)越强,原电池的电压越大;离子的氧化性(或还原性)强弱与其浓度有关。
① 实验Ⅲ证明了AgCl转化为AgI,甲溶液可以是______(填序号)。
a. AgNO3溶液 b. NaCl溶液 c. KI溶液
② 实验Ⅳ的步骤ⅰ中,B中石墨上的电极反应式是 _______________
③ 结合信息,解释实验Ⅳ中b<a的原因:______。
④ 实验Ⅳ的现象能说明AgI转化为AgCl,理由是_______
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【题目】化学反应中的能量变化是由化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时放出的能量不同引起的,如下图为N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化。则下列说法正确的是
A. 通常情况下,NO比N2稳定
B. 通常情况下,N2(g)和O2(g)混合能直接生成NO
C. 1molN2(g)和1molO2(g)具有的总能量小于2mol NO(g)具有的总能量
D. 1molN2(g)和1molO2(g)反应放出的能量为180kJ
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