某化學小組在實驗室模擬用軟錳礦(主要成分MnO2,雜質為鐵及銅的化合物等)制備高純碳酸錳,過程如下(部分操作和條件略):
① 緩慢向燒瓶中(見圖)通入過量混合氣進行“浸錳”操作,主要反應原理為:
SO2+ H2O = H2SO3
MnO2+ H2SO3 = MnSO4+ H2O
(鐵浸出后,過量的SO2 會將Fe3+還原為Fe2+)
② 向“浸錳”結束后的燒瓶中加入一定量純MnO2粉末。
③ 再用Na2CO3溶液調節(jié)pH為3.5左右,過濾。
④ 調節(jié)濾液pH為6.5~7.2 ,加入NH4HCO3 ,有淺紅色的沉淀生成,過濾、洗滌、干燥,得到高純碳酸錳。
回答:
(1)“浸錳”反應中往往有副產物MnS2O6 的生成,溫度對“浸錳”反應的影響如下圖,為減少MnS2O6的生成,“浸錳”的適宜溫度是 。
(2)查閱表1,③中調pH為3.5時沉淀的主要成分是 。②中加入一定量純MnO2粉末的主要作用是 ,相應反應的離子方程式為 。
表1:生成相應氫氧化物的pH
物質 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Mn(OH)2 | Cu(OH)2 |
開始沉淀pH | 2.7 | 7.6 | 8.3 | 4.7 |
完全沉淀pH | 3.7 | 9.6 | 9.8 | 6.7 |
(12分)
(1)150℃ (或150℃以上)(1分)
(2) Fe(OH)3 (1分)
將Fe2+氧化為Fe3+,將過量的SO2氧化除去(2分)
MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O , MnO2+SO2 = Mn2+ + SO42- (2分)
(3)MnS(s)Mn2+(aq)+S2-(aq)
生成的CuS比MnS更難溶,促進MnS不斷溶解,平衡右移,使Cu2+除去。(2分)
(4)Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O (2分)
(5)取少量最后一次洗滌后的濾液放入試管中,滴加酸化的BaCl2溶液,若無白色沉淀產生,則沉淀洗滌干凈;反之則未洗干凈。(2分)(其他答案合理,給分)
解析試題分析:(1)根據圖1和圖2,150℃以上時,副產物MnS2O6 的生成率低,Mn2+ 的浸出率高,答案:150℃ (或150℃以上)(1分)
(2)pH在2.7到3.5之間時沉淀主要成分是Fe(OH)3 ,答案:Fe(OH)3 1分)
Fe2+ 在pH為7.6到9.6之間沉淀,而此時Mn2+ 也產生沉淀,無法分離,故要將Fe2+ 氧化成Fe3+ 以便在pH小于8.7時沉淀,與Mn2+ 分離,故答案:將Fe2+氧化為Fe3+,將過量的SO2氧化除去(2分)
MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O , MnO2+SO2 = Mn2+ + SO42- (2分)
(3)Cu2+ +MnSMn2++CuS,沉淀的轉化,由溶解度較大的MnS轉化為溶解度較小的CuS,原理見答案。答案:
MnS(s)Mn2+(aq)+S2-(aq)
生成的CuS比MnS更難溶,促進MnS不斷溶解,平衡右移,使Cu2+除去。(2分)
(4)④中加入NH4HCO3 后發(fā)生反應的產生MnCO3沉淀,離子方程式為:Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O ,答案:Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O (2分)
(5)檢驗④中沉淀是否洗滌干凈,就是檢驗洗滌液中有無SO42―,答案為:取少量最后一次洗滌后的濾液放入試管中,滴加酸化的BaCl2溶液,若無白色沉淀產生,則沉淀洗滌干凈;反之則未洗干凈。(2分)(其他答案合理,給分)
考點:應用化學反應原理解決化工生產中的實際問題
科目:高中化學 來源: 題型:填空題
(1)某工廠每天要燒掉含硫1.6%的煙煤200 t,排放出的SO2會嚴重污染環(huán)境,如果變廢為寶,將這些SO2回收利用,那么理論上每年(按365 d計)可生產98%的濃硫酸 噸;
(2)若要在鐵制件表面鍍鎳,則鎳應與電源的 極相連,電鍍液可以用硫酸鎳溶液,電鍍過程中硫酸鎳溶液的濃度會 (填“增大”“減小”或“不變”);
(3)工業(yè)上制造水泥、玻璃時都要用到的原料是 (填編號),用所選原料制玻璃的化學方程式是 ;
A.純堿 | B.熟石灰 | C.石灰石 | D.黏土 |
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科目:高中化學 來源: 題型:填空題
利用酸解法制鈦白粉產生的廢液[含有大量FeSO4、H2SO4和少量Fe2(SO4)3、TiOSO4],生產鐵紅和補血劑乳酸亞鐵。其生產步驟如下:
已知:TiOSO4可溶于水,在水中可以電離為TiO2+和SO42—。請回答:
(1)步驟①中分離硫酸亞鐵溶液和濾渣的操作中所用的玻璃儀器是 。
步驟②得到硫酸亞鐵晶體的操作為蒸發(fā)濃縮、 。
(1)步驟④的離子方程式是 。
(1)步驟⑥必須控制一定的真空度,原因是有利于蒸發(fā)水以及 。
(1)硫酸亞鐵在空氣中煅燒生成鐵紅和三氧化硫,該反應中氧化劑和還原劑的物質的量之比為 。
(1)用平衡移動的原理解釋步驟⑤中加乳酸能得到乳酸亞鐵的原因 。
(1)為測定步驟②中所得晶體中FeSO4·7H2O的質量分數,取晶體樣品a g,溶于稀硫酸配成100.00 mL溶液,取出20.00 mL溶液,用KMnO4溶液滴定(雜質與KMnO4不反應)。若消耗0.1000 mol?L-1 KMnO4溶液20.00 mL,所得晶體中FeSO4·7H2O的質量分數為(用a表示) 。
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科目:高中化學 來源: 題型:填空題
下圖是工業(yè)上生產碳酸鋰的部分工藝流程,請根據流程圖及已知信息回答問題。
②
③幾種物質不同溫度下的溶解度。
(1)從濾渣1中分離出Al2O3的部分流程如下圖所示,括號表示加入的試劑,方框表示所得到的物質。寫出圖中①、②、③表示的各物質,步驟II中反應的離子方程式是 。
(2)已知濾渣2的主要成分有Mg(OH)2和CaCO3,寫出生成濾渣2反應的離子方程式:
。
(3)向濾液2中加入飽和Na2CO,溶液,過濾后,用“熱水洗滌”的原因是 。
(4)工業(yè)上,將Li2CO3粗品制備成高純Li2CO3的部分工藝如下。
①將粗產品Li2CO3溶于鹽酸作用解槽的陽極液,LiOH溶液作陰極液,兩者用離子選擇半透膜隔開,用惰性電極電解。陽極的電極反應式是 。
②電解后向產品LiOH溶液中加入過量NH4HCO,溶液生成Li2CO3反應的化學方程式是 。
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科目:高中化學 來源: 題型:填空題
回收再利用鍺產品加工廢料,是生產GeO2的重要途徑,其流程如下圖。
(1)Ge2+與氧化劑H2O2反應生成Ge4+,寫出該反應的離子方程式 。
(2)蒸餾可獲GeCl4,在此過程中加入濃鹽酸的原因是 。
(3)GeCl4水解生成GeO2·nH2O,化學方程式為 。溫度對GeCl4的水解率產生的影響如圖1所示,其原因是該水解反應ΔH 0(“>”或“<”)。為控制最佳的反應溫度,實驗時可采取的措施為 水浴。
A.用冰水混合物 B.49℃水浴 C.用冰鹽水
(4)已知Ge的單質和化合物性質與Al的相似,試用離子方程式表示在pH>8的溶液中GeO2逐漸溶解時發(fā)生的反應 。
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科目:高中化學 來源: 題型:實驗題
金屬鋰是原子能工業(yè)和新能源工業(yè)中的重要物質。工業(yè)上常用β—輝鋰礦(主要成分是LiAlSi2O6,含有少量鈣、鎂雜質)制備金屬鋰,其生產流程如下:
已知Li2CO3微溶于水。請回答下列問題:
(1)寫出LiAlSi2O6與硫酸反應的化學方程式_______________________。
(2)沉淀B的主要成分是_____________(寫化學式)。
(3)蒸發(fā)濃縮Li2SO4溶液時,需要使用的硅酸鹽質儀器有蒸發(fā)皿、_________和_________。
(4)上述生產流程中蒸發(fā)濃縮Li2SO4溶液的目的是____________________。
(5)金屬鋰用于鋰電池時,常用FeF3作其正極的活性物質,FeF3常用FeCl3與40%HF溶液反應制備。在制備過程中需要選用特制聚四氟乙烯材料的容器進行反應,而不是用普通的玻璃儀器或陶瓷儀器,其原因是_________________________________(用化學反應方程式表示)。
(6)金屬鋰可用于儲存氫氣,其原理是:①2Li+H2=2LiH,②LiH+H2O=LiOH+H2↑。若已知LiH的密度為0.82g·cm-3,用金屬鋰吸收224L H2(標準狀況)恰好完全反應,則生成的LiH的體積與被吸收的氫氣的體積之比為1: ______(精確到整數)。
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科目:高中化學 來源: 題型:單選題
充分利用能源、提高原子利用率、減少向環(huán)境排放廢棄物等都是綠色化學的基本要求。①在有機實驗中,用溴的四氯化碳溶液代替溴的水溶液;②用稀硝酸代替濃硝酸溶解、回收銀鏡試管中的銀;③用水浴加熱代替直接用酒精燈加熱;④接觸法制硫酸中采用“熱交換器”,利用余熱預熱冷原料氣和燒水;⑤工業(yè)合成氨中分離產物得到氫氣和氮氣再循環(huán)使用;⑥電解法冶煉鈉和鎂,選擇電解氯化鈉和氯化鎂,不電解對應的金屬氧化物。上述主要不是從綠色化學角度考慮的是( )
A.①③ | B.②④ | C.⑤⑥ | D.③④ |
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科目:高中化學 來源: 題型:單選題
對于可逆反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0,下列說法正確的是( )。
A.達到平衡時反應物和生成物濃度一定相等 |
B.達到平衡后加入氨氣,重新達到平衡時,氨氣的濃度比原平衡時大 |
C.達到平衡時,升高溫度加快了吸熱反應的速率,降低了放熱反應的速率,所以平衡向逆反應的方向移動 |
D.加入催化劑可以縮短到達平衡的時間,這是因為加快了正反應的速率,而減慢了逆反應的速率 |
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