【題目】廢舊鋅錳電池含有鋅、錳元素,主要含有ZnO、ZnMn2 O4、MnO、Mn2 O3Mn3 O4、MnO2。利用廢舊鋅錳電池回收鋅和制備二氧化錳、硫酸的工藝流程如圖:

回答下列問題:

(1)步驟②粉碎的主要目的是______。

(2)步驟③酸浸發(fā)生了一系列反應(yīng):

ZnO+ H2SO4= ZnSO4 + H2OMnO+ H2SO4= MnSO4 + H2O;

ZnMn2O4+2H2SO4=ZnSO4 + MnSO4 +2H2O+MnO2

MnO2 + H2SO4 + H2C2O4=MnSO4 + 2CO2 ↑+2H2O。

推測 Mn2O3 與硫酸反應(yīng)的離子方程式為______。

(3)如圖分別表示酸浸時(shí)選用不同濃度硫酸和草酸對 Zn、Mn 浸出率的影響。

①為保證 Zn、Mn 的浸出率均大于 90%,步驟③需控制的 c(H2SO4) = ____mol/L。H2C2O4 濃度對 Mn 的浸出率影響程度大于 Zn,其原因是_____

②假設(shè)酸浸所得溶液中Zn2+、Mn2+濃度相等。當(dāng) c(H2C2O4)>0.25 mol/L 時(shí),Zn、Mn 的浸出率反而下降、且Zn 的浸出率下降先于Mn,其原因可能是_____(填序號(hào))。

a.隨著反應(yīng)進(jìn)行 c(H+)降低

b.Zn2+、Mn2+ C2O42- 生成沉淀

c.溶解度:ZnC2O4MnC2O4

(4)步驟⑤用惰性電極電解 ZnSO4 、MnSO4 的混合溶液,除生成 Zn、MnO2、H2SO4 外, 還可能生成 H2、O2 或其混合物。

①生成 MnO2 的電極反應(yīng)式為_____ 。

②若 n (H2) n (O2)=21,則參加反應(yīng)的 n (Zn2+)n (Mn2+) = ______。

③該工藝流程中可循環(huán)利用的物質(zhì)是________。

【答案】增大接觸面積,提高浸出率 Mn2O3 +2H+=Mn2++H2O+ MnO2 0.5 Zn元素浸出時(shí)不需要還原劑,而+4價(jià)Mn (MnO2、Mn2O3Mn3O4)需加入H2C2O4作還原劑更有利浸出或MnO2+H2SO4+H2C2O4=MnSO4+2CO2↑+2H2O a、b、c Mn2+ +2H2O2e=MnO2 +4H+ 11 H2SO4或硫酸

【解析】

將廢舊鋅錳電池機(jī)械分離,為增加浸出率,對內(nèi)部固體殘?jiān)?/span>(主要含有ZnO、ZnMn2 O4、MnOMn2 O3、Mn3 O4、MnO2)粉碎,加入足量H2SO4和草酸對殘?jiān)M(jìn)行溶浸,發(fā)生ZnO+ H2SO4= ZnSO4 + H2O;MnO+ H2SO4= MnSO4 + H2O;ZnMn2O4+2H2SO4=ZnSO4 + MnSO4 +2H2O+MnO2;MnO2 + H2SO4 + H2C2O4=MnSO4 + 2CO2 ↑+2H2O等一系列反應(yīng),得到主要含有Mn2+Zn2+、SO42-等離子的酸浸液,對酸浸液過濾除雜精制,對含有Mn2+、Zn2+SO42-等離子的精制液電解得到硫酸、二氧化錳、單質(zhì)鋅,據(jù)此分析解答。

(1)增大接觸面積,提高浸出率;

(2)ZnMn2O4可用氧化物的形式表示ZnO · Mn2O3,ZnO·Mn2O3 +2H2SO4=ZnSO4+ MnSO4+2H2O+ MnO2可知Mn2O3 +2H+=Mn2++H2O+ MnO2;

(3)①由圖可知,當(dāng)c(H2SO4)=0.5 mol/L時(shí),Mn的浸出率等于90%,Zn的浸出率大于90%。由ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O、MnO+H2SO4=MnSO4+ H2OZnMn2O4 + 2H2 SO4=ZnSO4 + MnSO4+2H2O + MnO2、MnO2 + H2SO4 + H2C2O4=MnSO4+2CO2↑+2H2O可知,Zn的浸出只需H2SO4即可,所以Zn元素浸出時(shí)不需要還原劑,而+4價(jià)Mn(MnO2Mn2O3、Mn3O4)需加入H2C2O4作還原劑更有利Mn的浸出。或MnO2 + H2SO4+H2C2O4=MnSO4+2CO2↑+2H2O;

a.結(jié)合①的分析,MnZn的浸出率與c(H+ )有關(guān),如果c(H+)減小,浸出率下降,故a正確;

bc(H2C2O4)0.25mol/L時(shí),如果Zn2+Mn2+C2O生成沉淀,浸出率下降,故b正確;

c.如果溶解度ZnC2O4 <MnC2O4,Zn的浸出率下降先于Mn,故c正確;

答案為:a、b、c;

(4)①根據(jù)流程,酸性條件下,Mn2+失去電子轉(zhuǎn)化為MnO2,則電極反應(yīng)為:Mn2+ +2H2O2e=MnO2 +4H+;

②陰極可能發(fā)生的電極反應(yīng)為Zn2++2e=Zn,2H++2e=H2。陽極可能發(fā)生的電極反應(yīng)為Mn2+ +2H2O2e=MnO2 +4H+,4OH― 4e=2H2O+O2。當(dāng)n(H2):n(O2)=2:1時(shí)電子轉(zhuǎn)移恰好相等,即電極反應(yīng)Zn2++2e=Zn與Mn2+2e+2H2O=MnO2 +4H+轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等,參加反應(yīng)的n(Zn2+):n(Mn2+ )=1:1;

③該工藝流程中可循環(huán)利用的物質(zhì)是H2SO4或硫酸。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】光電池在光照條件下可產(chǎn)生電流,如圖裝置可以實(shí)現(xiàn)光能源的充分利用,雙極性膜可將水解離為H+OH-,并實(shí)現(xiàn)其定向通過。下列說法不正確的是(

A.該裝置可利用光能實(shí)現(xiàn)水的分解

B.光照過程中陰、陽極區(qū)溶液中的pH均基本不變

C.再生池中的反應(yīng)為2V2++2H+2V3++H2

D.每有1molOH-通過雙極性膜,可產(chǎn)生5.6L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)的O2

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】在一定溫度下,向a L密閉容器中加入1 mol X氣體和2 mol Y氣體,發(fā)生如下反應(yīng):X(g)+2Y(g)2Z(g),此反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志是( )

A. 單位時(shí)間內(nèi)消耗0.1 mol X的同時(shí)生成0.2 mol Z

B. v(X) =v(Z)

C. 容器內(nèi)X、Y、Z的濃度之比為1∶2∶2

D. 容器內(nèi)壓強(qiáng)不隨時(shí)間變化

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】-銅空氣燃料電池容量高、成本低,具有廣闊的發(fā)展前景。該電池通過一種復(fù)雜的銅腐蝕現(xiàn)象產(chǎn)生電能,其中放電過程為2Li+Cu2O+H2O=2Cu+2Li++2OH,下列說法錯(cuò)誤的是

A.放電時(shí),正極的電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e=4OH

B.放電時(shí),Li+透過固體電解質(zhì)向右移動(dòng)

C.通空氣時(shí),銅被腐蝕,表面產(chǎn)生Cu2O

D.整個(gè)反應(yīng)過程中,氧化劑為O2

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】為有效控制霧霾,各地積極采取措施改善大氣質(zhì)量,研究并有效控制空氣中的氮氧化物、碳氧化物和硫氧化物含量顯得尤為重要。

(1)已知:①N2(g)O2(g)2NO(g) ΔH=+180.5 kJ/mol;

CO的燃燒熱為283.0 kJ/mol。

2NO(g)2CO(g)N2 (g)2CO2 (g) ΔH________kJ/mol

(2)在恒溫、恒容條件下,將2.0 mol NO1.0 mol CO充入一個(gè)容積為2 L的密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng),反應(yīng)過程中部分物質(zhì)的物質(zhì)的量(n)變化如圖所示。

N209 min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(N2)________mol/(Lmin);

②第9 min時(shí)氮?dú)獾漠a(chǎn)率為________;

③第12 min時(shí)改變的反應(yīng)條件可能為_______(填字母代號(hào));

A.升高溫度 B.加入NO C.加催化劑 D.減小壓強(qiáng) E.降低溫度

④若在第24minNON2的濃度同時(shí)增加到原來的2倍,化學(xué)平衡______移動(dòng)(向正反應(yīng)方向、逆反應(yīng)方向”)

(3)若將反應(yīng)容器改為恒溫容積可變的恒壓密閉容器,壓強(qiáng)為P=3.0MPa,反應(yīng)物加入的物質(zhì)的量不變,達(dá)到平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為50%,該溫度下此反應(yīng)平衡常數(shù)Kp______

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值,下列敘述正確的是

A.2.1gDTO中含有的質(zhì)子數(shù)為NA

B.30g葡萄糖和冰醋酸的混合物中含有的氫原子數(shù)為4NA

C.12g石墨烯(單層石墨)中含有六元環(huán)的個(gè)數(shù)為2NA

D.1mol鐵在一定條件下分別和氧氣、氯氣、硫完全反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子數(shù)都為2NA

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】某溫度下,在2L密閉容器中充入4molA氣體和3molB氣體,發(fā)生下列反應(yīng):2A(g)+B(g)C(g)+xD(g),5s達(dá)到平衡。達(dá)到平衡時(shí),生成了1molC,測定D的濃度為1mol/L

(1)x=__。

(2)下列敘述能說明上述反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是__。

A.單位時(shí)間內(nèi)每消耗2molA,同時(shí)生成1molC

B.單位時(shí)間內(nèi)每生成1molB,同時(shí)生成1molC

CD的體積分?jǐn)?shù)不再變化

D.混合氣體的壓強(qiáng)不再變化

EB、C的濃度之比為11

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】;②O2O3;③正丁烷(CH3CH2 CH2 CH3)與異丁烷;④甲烷(CH4)與丙烷(C3H8)。

1)互為同位素的是______(填序號(hào),下同)。

2)互為同系物的是______。

3)互為同分異構(gòu)體的是______

4)互為同素異形體的是______。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】環(huán)戊二烯()是重要的有機(jī)化工原料,廣泛用于農(nóng)藥、橡膠、塑料等生產(chǎn);卮鹣铝袉栴}:

1)已知:(g)= (g)+H2(g) ΔH1=100.3 kJ·mol 1

H2(g)+ I2(g)=2HI(g) ΔH2=11.0 kJ·mol 1

對于反應(yīng):(g)+ I2(g)=(g)+2HI(g) ΔH3=___________kJ·mol 1

2)某溫度下,等物質(zhì)的量的碘和環(huán)戊烯()在剛性容器內(nèi)發(fā)生反應(yīng)③,起始總壓為105Pa,平衡時(shí)總壓增加了20%,環(huán)戊烯的轉(zhuǎn)化率為_________,該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=_________Pa。達(dá)到平衡后,欲增加環(huán)戊烯的平衡轉(zhuǎn)化率,可采取的措施有__________(填標(biāo)號(hào))。

A.通入惰性氣體 B.提高溫度

C.增加環(huán)戊烯濃度 D.增加碘濃度

3)環(huán)戊二烯容易發(fā)生聚合生成二聚體,該反應(yīng)為可逆反應(yīng)。不同溫度下,溶液中環(huán)戊二烯濃度與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系如圖所示,下列說法正確的是__________(填標(biāo)號(hào))。

AT1T2

Ba點(diǎn)的反應(yīng)速率小于c點(diǎn)的反應(yīng)速率

Ca點(diǎn)的正反應(yīng)速率大于b點(diǎn)的逆反應(yīng)速率

Db點(diǎn)時(shí)二聚體的濃度為0.45 mol·L1

4)環(huán)戊二烯可用于制備二茂鐵(Fe(C5H5)2結(jié)構(gòu)簡式為),后者廣泛應(yīng)用于航天、化工等領(lǐng)域中。二茂鐵的電化學(xué)制備原理如下圖所示,其中電解液為溶解有溴化鈉(電解質(zhì))和環(huán)戊二烯的DMF溶液(DMF為惰性有機(jī)溶劑)。

該電解池的陽極為____________,總反應(yīng)為__________________。電解制備需要在無水條件下進(jìn)行,原因?yàn)?/span>_________________________。

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