13.某學(xué)習(xí)小組利用廢舊電池拆解后的碳包濾渣(含MnO2、C、Hg2+ 等)制取硫酸錳晶體( MnSO4•H2O  ),實驗流程如下:

已知:(1)25℃時,幾種硫化物的溶度積常數(shù)如下:
物質(zhì)FeSMnSHgS
溶度積5×10-184.6×10-142×10-54
(2)25℃時,幾種金屬氫氧化物沉淀時的PH如下:
Fe(OH)2Fe(OH)3Mn (OH)2
開始沉淀時的PH6.32.78.3
沉淀完全時的PH8.43.79.8
請回答下列問題:
(1)“浸取”時加熱的作用是提高浸取的反應(yīng)速率;
寫出“浸取”時生成MnSO4、Fe2(SO43 反應(yīng)的離子方程式:9MnO2+2FeS+20H+=9Mn2++2Fe3++2SO42-+10H2O.
(2)若“浸取”在25℃時進(jìn)行,加入足量FeS,則FeS(s)+Hg2+(aq)?HgS(s)+Fe2+ (aq)的平衡常數(shù)K為2.5×1036
(3)過濾I過程中,需要使用的玻璃儀器有燒杯、漏斗、玻璃棒,濾渣I的主要成分為FeS、S 和HgS和C(化學(xué)式).
(4)“氧化”時加入MnO2 的作用是將Fe2+全部氧化為Fe3+,也可用H2O2 代替MnO2 ,H2O2 的電子式為
(5)“中和”過程,應(yīng)該調(diào)節(jié)溶液PH為3.7≤PH<8.3,寫出該過程產(chǎn)生濾渣II的離子方程式:2Fe3++3MnCO3+3H2O=2Fe(OH)3+3Mn2++3CO2
(6)獲得MnSO4•H2O的“一系列操作”是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥.
(7)1150℃時,MnSO4•H2O 在氬氣氛圍中進(jìn)行焙燒的分解產(chǎn)物是Mn3O4、硫的氧化物等,分解反應(yīng)的化學(xué)方程式是:3MnSO4•H2O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Mn3O4+SO2↑+2SO3↑+3H20,在MnSO4•H2O進(jìn)行焙燒時,除加熱儀器外,還需要的儀器中主要成分屬硅酸鹽的有坩堝、泥三角.

分析 將碳包濾渣溶于稀硫酸中,二氧化錳和汞離子溶于稀硫酸,C不溶于稀硫酸,向溶液中加入FeS,根據(jù)表中數(shù)據(jù)知,F(xiàn)eS轉(zhuǎn)化為HgS沉淀,然后過濾,得到的濾渣1中含有C、HgS且還有未反應(yīng)的FeS,二氧化錳和FeS發(fā)生氧化還原反應(yīng)9MnO2+2FeS+20H+=9Mn2++2Fe3++2SO42-+10H2O,則得到的濾液中含有硫酸錳、硫酸鐵;
向濾液中加入二氧化錳,二氧化錳具有氧化性,酸性條件下能將Fe2+ 全部氧化為Fe3+,且不引入新雜質(zhì),然后向溶液中加入碳酸錳,調(diào)節(jié)溶液的pH值,將溶液中鐵離子完全轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀,而錳離子不反應(yīng),然后過濾得到的濾渣II為氫氧化鐵,將濾液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得到MnSO4•H2O,
(1)升高溫度,活化分子百分?jǐn)?shù)增大,化學(xué)反應(yīng)速率加快;浸取時反應(yīng)生成MnSO4、Fe2(SO43,由此可判斷出MnO2在酸性條件下氧化FeS,根據(jù)得失電子守恒配平反應(yīng),寫出離子方程式;
(2)根據(jù)溶度積數(shù)據(jù)計算平衡常數(shù),K=$\frac{c(F{e}^{2+})}{c(H{g}^{2+})}$=$\frac{{K}_{sp}(FeS)}{{K}_{sp}(HgS)}$;
(3)過濾時,需要的玻璃儀器有燒杯、漏斗、玻璃棒;從硫化物的溶度積數(shù)據(jù)可以看出,加入FeS容易將Hg2+轉(zhuǎn)化為HgS沉淀,C不溶于該溶液,且還有未反應(yīng)的FeS;
(4)“氧化”過程,用MnO2將Fe2+ 全部氧化為Fe3+,加入H2O2也具有氧化性,且不引進(jìn)雜質(zhì)離子,雙氧水分子中H、O原子之間共用一對電子,且O、O原子之間共用一對電子;
(5)將鐵離子和錳離子分離,需要將鐵離子轉(zhuǎn)化為沉淀而錳離子不生成沉淀,根據(jù)表中生成沉淀所需pH值判斷;
(6)從溶液中獲得結(jié)晶水合物,要通過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥一系列操作;
(7)根據(jù)反應(yīng)物MnSO4•H2O在氬氣氛圍中進(jìn)行焙燒的分解產(chǎn)物是Mn3O4、硫的氧化物等,依據(jù)化合價升降判斷出生成物,并配平化學(xué)反應(yīng)方程式;固體焙燒時需要的硅酸鹽儀器有酒精燈、坩堝、泥三角.

解答 解:將碳包濾渣溶于稀硫酸中,二氧化錳和汞離子溶于稀硫酸,C不溶于稀硫酸,向溶液中加入FeS,根據(jù)表中數(shù)據(jù)知,F(xiàn)eS轉(zhuǎn)化為HgS沉淀,然后過濾,得到的濾渣1中含有C、HgS且還有未反應(yīng)的FeS,二氧化錳和FeS發(fā)生氧化還原反應(yīng)9MnO2+2FeS+20H+=9Mn2++2Fe3++2SO42-+10H2O,則得到的濾液中含有硫酸錳、硫酸鐵;
向濾液中加入二氧化錳,二氧化錳具有氧化性,酸性條件下能將Fe2+ 全部氧化為Fe3+,且不引入新雜質(zhì),然后向溶液中加入碳酸錳,調(diào)節(jié)溶液的pH值,將溶液中鐵離子完全轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀,而錳離子不反應(yīng),然后過濾得到的濾渣II為氫氧化鐵,將濾液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得到MnSO4•H2O,
(1)用酸浸取固體,加入硫化亞鐵作還原劑,溫度低,反應(yīng)慢,故加熱提高浸取的反應(yīng)速率;浸取時反應(yīng)生成MnSO4、Fe2(SO43,由此可判斷出MnO2在酸性條件下氧化FeS,根據(jù)得失電子守恒配平反應(yīng),寫出離子方程式為9MnO2+2FeS+20H+=9Mn2++2Fe3++2SO42-+10H2O,
故答案為:提高浸取的反應(yīng)速率;9MnO2+2FeS+20H+=9Mn2++2Fe3++2SO42-+10H2O;
(2)根據(jù)溶度積數(shù)據(jù)計算平衡常數(shù),K=$\frac{c(F{e}^{2+})}{c(H{g}^{2+})}$=$\frac{{K}_{sp}(FeS)}{{K}_{sp}(HgS)}$=$\frac{5×1{0}^{-18}}{2×1{0}^{-54}}$=2.5×1036,
故答案為:2.5×1036;
(3)過濾時,需要的玻璃儀器有燒杯、漏斗、玻璃棒;從硫化物的溶度積數(shù)據(jù)可以看出,加入FeS容易將Hg2+轉(zhuǎn)化為HgS沉淀,C不溶于該溶液,所以濾渣1的成分為FeS、HgS和C,
故答案為:漏斗;玻璃棒;C和HgS;
(4)“氧化”過程,用MnO2將Fe2+ 全部氧化為Fe3+,加入H2O2也具有氧化性,且不引進(jìn)雜質(zhì)離子,雙氧水分子中H、O原子之間共用一對電子,且O、O原子之間共用一對電子,電子式為,
故答案為:將Fe2+ 全部氧化為Fe3+;;
(5)將鐵離子和錳離子分離,需要將鐵離子轉(zhuǎn)化為沉淀而錳離子不生成沉淀,根據(jù)表中生成沉淀所需pH值知,調(diào)節(jié)溶液的pH為3.7≤PH<8.3,該過程產(chǎn)生濾渣II的離子方程式2Fe3++3MnCO3+3H2O=2Fe(OH)3+3Mn2++3CO2↑,
故答案為:3.7≤PH<8.3;2Fe3++3MnCO3+3H2O=2Fe(OH)3+3Mn2++3CO2↑;
(6)從溶液中獲得結(jié)晶水合物,要通過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥一系列操作,
故答案為:蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶;
(7)根據(jù)反應(yīng)物MnSO4•H2O在氬氣氛圍中進(jìn)行焙燒的分解產(chǎn)物是Mn3O4、硫的氧化物
等,依據(jù)化合價升降判斷出生成物,并配平化學(xué)反應(yīng)方程式為3MnSO4•H2O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Mn3O4+SO2↑+2SO3↑+3H20;固體焙燒時需要的硅酸鹽儀器有酒精燈、坩堝、泥三角,
故答案為:3MnSO4•H2O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Mn3O4+SO2↑+2SO3↑+3H20;坩堝、泥三角.

點評 本題考查物質(zhì)分離和提純,為高頻考點,側(cè)重考查學(xué)生綜合分析判斷及知識綜合運用能力,明確流程圖中發(fā)生的反應(yīng)、物質(zhì)分離提純方法、物質(zhì)成分及其性質(zhì)是解本題關(guān)鍵,綜合性較強(qiáng),注意結(jié)合表中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析解答,難點是判斷生成沉淀所需溶液的pH值.

練習(xí)冊系列答案
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4.下列各組粒子,質(zhì)子數(shù)和電子數(shù)都相等的是( 。
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(1)C→E的反應(yīng)類型為加成反應(yīng).
(2)若①、②、③三步反應(yīng)的產(chǎn)率分別為93.0%、81.0%、88.09%,則由A合成H的總產(chǎn)率為66.3%.
(3)F的名稱為乙酸乙酯
(4)寫出C與銀氨溶液反應(yīng)的離子方程式為CH3CHO+2[Ag(NH32]++2OH-$\stackrel{△}{→}$CH3COO-+NH4++2Ag↓+3NH3+H2O.
(5)H分子中所有碳原子均在一條直線上,G轉(zhuǎn)化為H的化學(xué)方程式為:
(6)X是A的一種同分異構(gòu)體,且其核磁共振氫譜有3個峰,峰面積之比為1:1:2,1mol X可在HIO4加熱的條件下反應(yīng),產(chǎn)物只有1mol Y,則X的結(jié)構(gòu)簡式為

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8.在常溫下,將pH=9的NaOH溶液與pH=11的NaOH溶液等體積混合后,溶液的pH最接近于( 。
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18.短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相對位置如圖所示,其中Z為地殼中含量最高的金屬元素.下列說法正確的是( 。
X
YZW
A.工業(yè)上電解ZW3飽和溶液冶煉金屬Z
B.元素X的最高正價與W的最高正價相同
C.簡單離子半徑的大小順序:r(X-)<r(Y+
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5.瓦斯中氧氣與甲烷的質(zhì)量比為4﹕1時極易爆炸,此時氧氣與甲烷的體積比為( 。
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請按要求填空:
(1)寫出B的電子式:
(2)寫出生成E的電極反應(yīng)式:Fe+2OH--2e-=Fe(OH)2,
(3)反應(yīng)①的化學(xué)方程式是3Fe+4H2O $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe3O4+4H2,在實驗室中引發(fā)反應(yīng)④的操作是加入少量KClO3,在KClO3上插上鎂條并點燃鎂條.
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A.①④B.C.②③D.①③④

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