【題目】錳是重要的合金材料和催化劑，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科技領(lǐng)域有廣泛的用途。將廢舊鋅錳電池回收處理后，將含MnO2、MnOOH、Zn(OH)2及少量Fe的廢料進(jìn)行回收處理，能實(shí)現(xiàn)資源的再生利用。用該廢料制備Zn和MnO2的一種工藝流程如圖:

已知：Mn2+在酸性條件下比較穩(wěn)定，pH高于5.5時(shí)易被O2氧化。

回答下列問(wèn)題：

(1)還原焙燒過(guò)程中，MnOOH與炭黑反應(yīng)，錳元素被還原為MnO，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____。

(2)濾渣1主要成分的化學(xué)式是________。

(3)凈化階段

①為了除掉濾渣2中的元素，選擇最佳的加入試劑為______（填序號(hào)）。

A．氯水 B．O2 C．氨水 D．MnCO3

②已知：室溫下，Ksp[Mn(OH)2]=10-13，Ksp[Fe(OH)3]=1×10-38，Ksp[Zn(OH)2]=10-17。凈化時(shí)溶液中Mn2+、Zn2+的濃度約為0. 1mol·L-1，調(diào)節(jié)pH的合理范圍是______。

(4)將MnO2和Li2CO3按4：1的物質(zhì)的量比配料，混合攪拌，然后升溫至600C~750°C， 制取產(chǎn)品LiMn2O4。寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：________。

(5)LiMn2O4材料常制作成可充電電池（如圖），該電池的總反應(yīng)為

①充電時(shí)，錳酸鋰為電池的_______（填“正極”“負(fù)極”“陰極”或“陽(yáng)極”）；該電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為______________。

②該電池作為電源放電時(shí)，若電路中轉(zhuǎn)移0.2mol e-，則石墨電極將減重____________。

【答案】2MnOOH+C2MnO+CO↑+H2O↑ C BD 3≤pH<5.5 8MnO2+2Li2CO34LiMn2O4+2CO2↑+O2↑ 陽(yáng)極 LiMn2O4-xe-== Li1-xMn2O4+xLi+ 1.4

【解析】

含MnO2、MnOOH、Zn(OH)2及少量Fe的廢料中加入過(guò)量炭黑，進(jìn)行還原焙燒，生成CO、H2O、MnO、Fe、Zn等；再加入稀硫酸酸浸，濾渣1為C，濾液中含有FeSO4、ZnSO4、MnSO4等；凈化時(shí)，需將Fe2+氧化為Fe3+，同時(shí)加入某試劑調(diào)節(jié)pH，將Fe3+轉(zhuǎn)化為濾渣2，此時(shí)溶液中含有Mn2+和Zn2+；電解獲得Zn和MnO2。

(1)還原焙燒過(guò)程中，MnOOH與炭黑反應(yīng)，錳元素被還原為MnO，同時(shí)生成CO和水，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2MnOOH+C2MnO+CO↑+H2O↑。答案為：2MnOOH+C2MnO+CO↑+H2O↑；

(2)焙燒所得固體中加入稀硫酸酸浸，只有炭黑不溶，所以濾渣1主要成分的化學(xué)式是C。答案為：C；

(3)①由以上分析知，濾渣2為Fe(OH)3，所以需加入氧化劑將Fe2+氧化為Fe3+，同時(shí)調(diào)節(jié)pH讓其轉(zhuǎn)化為沉淀，且盡可能不引入新的雜質(zhì)，所以應(yīng)選擇最佳的加入試劑為BD。答案為：BD；

②當(dāng)Fe3+完全轉(zhuǎn)化為沉淀時(shí)，c(Fe3+)=1×10-5mol/L，利用Ksp[Fe(OH)3]=1×10-38，可求出pH=3；當(dāng)凈化時(shí)溶液中Mn2+、Zn2+的濃度約為0. 1mol·L-1，利用Ksp[Mn(OH)2]=10-13， Ksp[Zn(OH)2]=10-17，可求出pH=6、pH=8，由于pH高于5.5時(shí)Mn2+易被O2氧化，所以調(diào)節(jié)pH的合理范圍是3≤pH<5.5。答案為：3≤pH<5.5；

(4)將MnO2和Li2CO3按4：1的物質(zhì)的量比配料，混合攪拌，然后升溫至600C~750°C， 制取產(chǎn)品LiMn2O4，則MnO2作氧化劑，同時(shí)應(yīng)生成O2和CO2，該反應(yīng)的化學(xué)方程式：8MnO2+2Li2CO34LiMn2O4+2CO2↑+O2↑。答案為：8MnO2+2Li2CO34LiMn2O4+2CO2↑+O2↑；

(5)①充電時(shí)，從電子流動(dòng)的方向看，錳酸鋰失電子，為電池的陽(yáng)極；該電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為LiMn2O4-xe-== Li1-xMn2O4+xLi+。答案為：LiMn2O4-xe-== Li1-xMn2O4+xLi+；

②該電池作為電源放電時(shí)，發(fā)生反應(yīng)為LixC+xe-==xLi+C，利用Li進(jìn)行計(jì)算，若電路中轉(zhuǎn)移0.2mol e-，則生成Li0.2mol，則石墨電極將減重0.2mol×7g/mol=1.4g。答案為：1.4。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：

【題目】從銅氨廢液含[Cu(NH3)3·CO]+、[Cu(NH3)2]2+、[Cu(NH3)4]2+、NH3、CH3COO-、CO32-等中回收銅的工藝流程如圖：

（1）步驟(Ⅰ)“吹脫”的目的是___(寫(xiě)一條即可)；由步驟(Ⅱ)可確定NH3與H+的結(jié)合能力比與Cu2+的___(填“強(qiáng)”或“弱”)。

（2）步驟(Ⅲ)“沉銅”時(shí)，Na2S的用量比理論用量多，目的是___。

（3）步驟(Ⅳ)反應(yīng)中，氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為___。

（4）步驟(Ⅵ)發(fā)生反應(yīng)生成難溶Cu2(OH)3Cl的離子方程式為___，pH與銅的回收率關(guān)系如圖(a)所示，為盡可能提高銅的回收率，需控制的pH約為___。

（5）“吹脫”后的銅氨溶液中加入適量的添加劑可直接電解回收金屬銅，裝置如圖(b)所示，陰極主要發(fā)生的電極方程式為___；添加NaCl和H2SO4均可提高電導(dǎo)率和電流效率，從而提高銅的回收率，從環(huán)境角度考慮，較好的是___(填“NaCl”或“H2SO4”)。

（6）已知上述流程中只有步驟(Ⅲ)“沉銅”和步驟Ⅴ“制硫酸銅”中銅元素有損耗。步驟(Ⅲ)“沉銅”時(shí)銅元素的損耗率為4%；步驟Ⅴ“制硫酸銅”時(shí)銅元素?fù)p耗率為2%。若1L廢液最終制得CuSO45H2O375g，則1L廢液中含有銅元素的質(zhì)量為___g。（保留整數(shù)）

查看答案和解析>>

科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：

【題目】氮族元素在化學(xué)領(lǐng)域具有重要的地位。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）基態(tài)氮原子的價(jià)電子軌道表示式為__；第二周期的元素中，第一電離能介于B和N之間的元素有__種。

（2）雌黃的分子式為As2S3，其分子結(jié)構(gòu)為，As原子的雜化類(lèi)型為__。

（3）1mol中所含σ鍵的物質(zhì)的量為____mol。已知NF3與NH3分子的空間構(gòu)型都是三角錐形，但NF3不易與Cu2+形成配離子，原因是__。

（4）紅鎳礦是一種重要的含鎳礦物，其主要成分的晶胞如圖所示，則每個(gè)Ni原子周?chē)c之緊鄰的As原子數(shù)為_____。以晶胞參數(shù)為單位長(zhǎng)度建立的坐標(biāo)系可以表示晶胞中各原子的位置，稱作原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)。磷化硼（BP）是一種超硬耐磨涂層材料，晶胞為正方體形，晶胞參數(shù)為apm。如圖為沿y軸投影的晶胞中所有硼原子的分布圖和原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)。設(shè)NA為阿伏伽德羅常數(shù)的值，1，2，3，4四點(diǎn)原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)分別為（0.25，0.25，0.75），（0.75，0.25，0.25），（0.25，0.75，0.25），（0.75，0.75，0.75）。據(jù)此推斷BP晶體的密度為__gcm-3。（用代數(shù)式表示）

查看答案和解析>>

科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：

【題目】碳氧化物、氮氧化物、二氧化硫的處理與利用是世界各國(guó)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。

消除汽車(chē)尾氣中的NO、CO，有利于減少PM2.5的排放。已知如下信息：

2CO(g)＋2NO(g)2CO2(g)＋N2(g)　ΔH1＝－748kJ·mol－1

2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH2＝－565kJ·mol－1

(1)在一定條件下N2和O2會(huì)轉(zhuǎn)化為NO，寫(xiě)出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：_________。

(2)為研究不同條件對(duì)反應(yīng)的影響，在恒溫條件下，向2L恒容密閉容器中加入0.2molNO和0.4mol CO，在催化劑存在的條件下發(fā)生反應(yīng)，10min時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡，測(cè)得10min內(nèi)v(NO)＝7.5×10－3mol·L－1·min－1，則平衡后n(CO)＝________mol，關(guān)于該平衡的下列說(shuō)法正確的是________。

a．增大壓強(qiáng)，平衡一定向右移動(dòng)

b．其他條件不變，升高溫度，化學(xué)反應(yīng)速率一定增大

c．其他條件不變，若改為在恒壓容器中進(jìn)行，CO的平衡轉(zhuǎn)化率比恒容條件下大

d．達(dá)到平衡后v正(NO)＝2v逆(N2)

(3)其他條件相同，t min時(shí)不同溫度下測(cè)得NO的轉(zhuǎn)化率如圖所示。

A點(diǎn)的反應(yīng)速度v正________(填“＞”、“＜”或“＝”)v逆，A、B兩點(diǎn)反應(yīng)的平衡常數(shù)較大的是________(填“A”或“B”)。

(4)已知HNO2的電離常數(shù)Ka＝7.1×10－4mol·L－1；

NH3·H2O的電離常數(shù)Kb＝1.7×10－5mol·L－1

則0.1mol·L－1NH4NO2溶液中離子濃度由大到小的順序是____________________________，

常溫下NO2-水解反應(yīng)的平衡常數(shù)Kh＝________(保留兩位有效數(shù)字)。

查看答案和解析>>

科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示：

(1)若開(kāi)始時(shí)開(kāi)關(guān)K與a連接，則鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕中的________腐蝕(填“吸氧”或“析氫”)，正極發(fā)生的電極反應(yīng)式為_______________。

(2)若開(kāi)始時(shí)開(kāi)關(guān)K與b連接，兩極均有氣體產(chǎn)生，則N端是電源的________極(填“正”或“負(fù)”)，電解池總反應(yīng)的離子方程式為_________。

查看答案和解析>>

科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：

【題目】由1.3-丁二烯可制備醇酸樹(shù)脂的原料M以及殺菌劑N，其合成路線如圖:

已知：i．Diels-AIder反應(yīng)：

ii．RHC=CHR′RCHO+ R′CHO（R、R′代表羥基或氫）

iii．A是一個(gè)六元環(huán)狀化合物；lmol C能與2mol反應(yīng)生成N。

(1)N中含有的官能團(tuán)名稱為_______。

(2)CH2=CH—CH=CH2 能發(fā)生加聚反應(yīng)生成順式聚合物，請(qǐng)寫(xiě)出該順式聚合物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：________。

(3)反應(yīng)I的化學(xué)方程式是__________；該反應(yīng)的反應(yīng)類(lèi)型為_________。

(4)lmol B完全轉(zhuǎn)化成M所消耗的H2的質(zhì)量是______g。

(5)反應(yīng)II的化學(xué)方程式是________.

(6)A的某些同分異構(gòu)體在相同的反應(yīng)條件下也能生成B和C，寫(xiě)出其中一種同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：_____。

(7)已知：乙快與1, 3-丁二烯也能發(fā)生Diels-AIder反應(yīng)。請(qǐng)以1, 3-丁二烯和乙炔為原料，選用必要的無(wú)機(jī)試劑合成丙二酸，寫(xiě)出合成路線________（用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式表示有機(jī)物，用箭頭表示轉(zhuǎn)化關(guān)系，箭頭上注明試劑和反應(yīng)條件。

查看答案和解析>>

科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：

【題目】某同學(xué)采用工業(yè)大理石（含有少量SiO2、Al2O3、Fe2O3等雜質(zhì)）制取CaCl2·6H2O，設(shè)計(jì)了如下流程：

下列說(shuō)法不正確的是

A. 固體I中含有SiO2，固體II中含有Fe(OH)3

B. 使用石灰水時(shí)，要控制pH，防止固體II中Al(OH)3轉(zhuǎn)化為AlO2-

C. 試劑a選用鹽酸，從溶液III得到CaCl2·6H2O產(chǎn)品的過(guò)程中，須控制條件防止其分解

D. 若改變實(shí)驗(yàn)方案，在溶液I中直接加氨水至沉淀完全，濾去沉淀，其溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶也可得到純凈CaCl2·6H2O

查看答案和解析>>

科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：

【題目】室溫下，把下列各題的結(jié)果填在橫線上

(1)0.0005 mol/L的氫氧化鋇溶液的pH＝____________

(2)pH＝4的HNO3溶液中，水電離出的H＋的物質(zhì)的量的濃度c(H＋)＝___________mol·L－1

(3)pH＝4的NH4Cl溶液中，水電離出的H＋的物質(zhì)的量的濃度c(H＋)＝___________mol/L

(4)pH相同的下列溶液：①鹽酸、②醋酸，分別與足量且表面積相同的鋅片反應(yīng)，反應(yīng)起始時(shí)生成氣體的速率_______(選用“①快”或“②快”或“一樣快”或“無(wú)法判斷”填寫(xiě))，最終生成氣體的體積_______。(選用“①多”或“②多”或“一樣多”或“無(wú)法判斷”填寫(xiě))

(5)用離子方程式表示FeCl3溶液顯酸性的原因：___________

查看答案和解析>>

科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：

【題目】香豆素（結(jié)構(gòu)如圖中I所示）是用途廣泛的香料，由香豆素經(jīng)下列圖示的步驟可轉(zhuǎn)變?yōu)樗畻钏帷?/span>

已知：CH3CH=CHCH2CH3CH3COOH+CH3CH2COOH

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）香豆素分子中的官能團(tuán)的名稱為__，步驟Ⅱ→Ⅲ的反應(yīng)類(lèi)型為__。

（2）有機(jī)物III的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為__，在上述轉(zhuǎn)化過(guò)程中，設(shè)計(jì)反應(yīng)步驟II→III的目的是__。

（3）下列關(guān)于有機(jī)物Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的敘述中正確的是__（選填序號(hào)）。

A.可用FeCl3溶液來(lái)鑒別II和III

B.Ⅳ中核磁共振氫譜共有4種峰

C.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均可使溴的四氯化碳溶液褪色

D.1molⅡ最多能和2molNaHCO3發(fā)生反應(yīng)

（4）香豆素在過(guò)量NaOH溶液中完全水解的化學(xué)方程式為__。

（5）寫(xiě)出乙二酸和乙二醇（HOCH2CH2OH）生成Ⅴ的化學(xué)方程式為__。

（6）化合物Ⅳ有多種同分異構(gòu)體，符合下列兩個(gè)條件的芳香族同分異構(gòu)體共有__種。

①遇FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng)；

②能發(fā)生水解反應(yīng)和銀鏡反應(yīng)。

其中，核磁共振氫譜共有5種吸收峰，且吸收峰面積比為1∶2∶2∶2∶1同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為__。

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案