【題目】碳酸錳(MnCO3)是制造電信器材的軟磁鐵氧體,也用作脫硫的催化劑,瓷釉、涂料和清漆的顏料。工業(yè)上利用軟錳礦(主要成分是MnO2,還含有Fe2O3、CaCO3、CuO等雜質(zhì))制取碳酸錳的流程如下圖所示:

已知:還原焙燒主反應(yīng)為:2MnO2+C2MnO+CO2↑。

可能用到的數(shù)據(jù)如下:

氫氧化物

Fe(OH)3

Fe(OH)2

Cu(OH)2

Mn(OH)2

開始沉淀pH

1.5

6.5

4.2

8.3

沉淀完全pH

3.7

9.7

7.4

9.8

根據(jù)要求回答下列問題:

(1)步驟B中若采用質(zhì)量分數(shù)為35%的硫酸(密度ρ=1.26 g/cm3),則其物質(zhì)的量濃度為____。

(2)步驟C中得到的濾渣主要成分是______________________________,步驟D中還原劑與氧化劑的物質(zhì)的量之比為_____________________________

(3)步驟E中調(diào)節(jié)pH的范圍為______________________________。

(4)步驟G的離子方程式為_________________________________________,若Mn2+沉淀完全時測得溶液中CO32的濃度為2.2×106 mol/L,則Ksp(MnCO3)=___________

(5)實驗室可以用Na2S2O8溶液來檢驗Mn2+是否完全發(fā)生反應(yīng),原理為:____Mn2+ +____ S2O82 + _____H2O = __________________________________,

①請完成上述離子方程式; _____________

②請描述Mn2+未完全反應(yīng)時出現(xiàn)的現(xiàn)象__________。

【答案】4.5 mol/L CaSO4Cu 2:1 大于3.7小于8.3 Mn2++2HCO3=MnCO3↓+CO2↑+H2O Ksp(MnCO3)=2.2×1011 2Mn2++5S2O82+8H2O=16H++10SO42+2MnO4 無色變紫紅色

【解析】

軟錳礦主要成分為MnO2,還含有CaCO3、Fe2O3、Al2O3等雜質(zhì),還原焙燒主反應(yīng)為:2MnO2+C═2MnO+CO2↑,加入硫酸酸浸過濾后的溶液中加入二氧化錳氧化亞鐵離子,加入10%的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液PH4.5使鐵離子全部沉淀,過濾后的濾液中加入Na2S沉淀重金屬離子可以除去Pb2+、Al3+等離子,濾液中加入碳銨發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成碳酸錳,分離烘干得到成品。

(1)步驟B中若采用質(zhì)量分數(shù)為35%的硫酸(密度ρ=1.26 g/cm3),則其物質(zhì)的量濃度為=4.5 mol/L,故答案為:4.5 mol/L;

(2)步驟C中得到的濾渣是不溶于水的Cu和微溶的CaSO4,步驟D中加入MnO2氧化溶液中的Fe2+其中Mn+4價降為+2價,Fe+2價升高為+3價,Fe2+是還原劑,根據(jù)電子守恒,還原劑與氧化劑的物質(zhì)的量之比為2:1,故答案為:CaSO4Cu;2:1;

(3)由圖表可知為了使Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3而除去,而不影響Mn2+,步驟E中調(diào)節(jié)pH的范圍為大于3.7小于8.3,故答案為:大于3.7小于8.3;

(4)在含有Mn2+的溶液中加入碳酸氫銨生成MnCO3沉淀,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Mn2++2HCO3=MnCO3↓+CO2↑+H2O,若Mn2+沉淀完全時其濃度為1×105mol/L,溶液中CO32的濃度為2.2×106 mol/L,則Ksp(MnCO3)=c(1×105mol/L)×c(2.2×106)=2.2×1011,故答案為:Mn2++2HCO3=MnCO3↓+CO2↑+H2O;Ksp(MnCO3)=2.2×1011

(5)實驗室可以用Na2S2O8溶液來檢驗Mn2+是否完全發(fā)生反應(yīng),原理為:Mn2++S2O82+H2O=H++SO42+MnO4。

①Mn2++S2O82+H2O=H++SO42+MnO4Mn+2價升高為+7價,S+7價降為+6價,根據(jù)電子守恒,Mn2+前系數(shù)為2,S2O82前系數(shù)為5,再結(jié)合電荷守恒和原子守恒得此反應(yīng)的離子方程式2Mn2++5S2O82+8H2O=16H++10SO42+2MnO4,故答案為:2Mn2++5S2O82+8H2O=16H++10SO42+2MnO4;

取少量試樣于試管中,滴入Na2S2O8溶液,溶液不變?yōu)樽仙纱_認Mn2+離子已經(jīng)完全反應(yīng),故答案為:無色變紫紅色。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

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【題目】某化學(xué)反應(yīng)2A(g) B(g) + D(g)在四種不同的條件下進行,B、D起始濃度為0,反應(yīng)物A的濃度隨反應(yīng)時間的變化情況如下表:

實驗序號

0

10

20

30

40

50

60

(1)

800

1.0

0.80

0.67

0.57

0.50

0.50

0.50

(2)

800

c2

0.60

0.50

0.50

0.50

0.50

0.50

(3)

800

c3

0.92

0.75

0.63

0.60

0.60

0.60

(4)

820

1.0

0.40

0.25

0.20

0.20

0.20

0.20

根據(jù)上述數(shù)據(jù),下列說法錯誤的是

A. 在(1)中,反應(yīng)在10~20 min內(nèi)A的平均速率為0.013 mol/(L·min)

B. 在(2)中,A的初始濃度c2<1.0 mol/L

C. 設(shè)(3)的反應(yīng)速率為υ3,(1)的反應(yīng)速率為υ1,則υ3 > υ1

D. 比較(1)和(4),可推測該反應(yīng)的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)

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A.沼氣與瓦斯都是新能源,但其主要成分不同

B.目前科學(xué)家在太陽能、氫能、風(fēng)能、地?zé)崮艿阮I(lǐng)域已取得了一定的進展

C.氫能的熱值低于汽油

D.風(fēng)能的來源與太陽能無關(guān)

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【題目】下列行為中符合安全要求的是

A. 進入煤礦井時,用火把照明

B. 節(jié)日期間,在開闊的廣場燃放煙花爆竹

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【題目】綠色化學(xué)中,最理想的原子經(jīng)濟是原子利用率為100%。下列反應(yīng)類型最能體現(xiàn)原子經(jīng)濟性原則的是

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【題目】以硼鎂礦(2MgO·B2O3·H2O、SiO2及少量Fe3O4、CaCO3、A12O3)為原料生產(chǎn)硼酸的工藝流程如下:

已知:表一:不同溫度下H3BO3的溶解度

溫度℃)

20

40

60

100

溶解度(g)

5.0

8.7

14.8

40.2

表二:不同物質(zhì)沉淀完全時的pH

物質(zhì)

Fe(OH)3

Al(OH)3

Fe(OH)2

Mg(OH)2

pH

3.2

5.2

9.7

12.4

(1)由于礦粉中含CaCO3,“浸取時容易產(chǎn)生大量泡沫使物料從反應(yīng)器中溢出,應(yīng)采取的措施為_________________________。

(2)“浸出液顯酸性,含有H3BO3、Mg2+SO42-,還含有Fe2+、Fe3+、Ca2+、Al3+等雜質(zhì)。除雜時,向浸出液中依次加入適量H2O2MgO,可以除去的雜質(zhì)離子為_______________________,H2O2的作用為_____________________(用離子方程式表示)。

(3)“浸取后,采用熱過濾的目的為__________________________

(4)“母液可用于回收硫酸鎂,已知硫酸鎂的溶解度隨溫度變化的曲線如圖所示,且溶液的沸點隨壓強增大而升高。為了從母液中充分回收MgSO4·H2O,應(yīng)采取的措施是將母液蒸發(fā)濃縮,____________________________________。

(5)己知25℃時,硼酸(H3BO3)溶液中存在如下平衡:H3BO3(aq)+H2O(1) [B(OH)4]-(aq)+H+(aq);K=5.7×10-10;25℃時,0.7mol·L-1硼酸溶液中c(H+)=__________mol·L-1。

(6)已知25℃時:

化學(xué)式

H2CO3

CH3COOH

電離常數(shù)

K1=4.4×10-7

K2=4.7×10-11

K=1.75×10-5

下列說法正確的是________(填選項字母)。

a.碳酸鈉溶液滴入硼酸溶液中能觀察到有氣泡產(chǎn)生

b.碳酸鈉溶液滴入醋酸溶液中能觀察到有氣泡產(chǎn)生

c.等濃度碳酸溶液和硼酸溶液的pH:前者>后者

d.等濃度碳酸鈉溶液和醋酸鈉溶液的pH:前者>后者

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【題目】T℃,將2 mol X和1 mol Y充人一體積為1L。的密閉容器中,已知:2X(g)+Y(g) 2Z(s) △H=-M kJ·mol-1。10 min后達到平衡,生成0.2 mol Z,共放出熱量N kJ,下列說法正確的是 ( )

A. 在10 min時,X的反應(yīng)速率為0.02 mol·L-1·min-l

B. 在0~10 min內(nèi),Y的反應(yīng)速率為 mol·L-1·min-l

C. 增加Z的物質(zhì)的量加快逆反應(yīng)速率

D. 反應(yīng)達平衡后,保持T℃,通入稀有氣體增加壓強,則化學(xué)反應(yīng)速率變快

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