【題目】廢舊電池的回收處理,既能減少對環(huán)境的污染,又能實現(xiàn)資源的再生利用。將廢舊鋅錳電池初步處理后,所得廢料含MnO2、MnOOH、Zn(OH)2及少量Fe等,用該廢料制備ZnMnO2的一種工藝流程如下:

已知:

Mn2+在酸性條件下比較穩(wěn)定,pH高于5.5時易被O2氧化

②有關(guān)Ksp數(shù)據(jù)如下表所示

化合物

Mn(OH)2

Zn(OH)2

Fe(OH)3

Ksp近似值

10-13

10-17

10-38

回答下列問題:

(1)還原焙燒過程中, 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___________。傳統(tǒng)的工藝是使用濃鹽酸在加熱條件下直接處理廢料,缺點是___________。

(2)酸漫時一般會適當(dāng)加熱并不斷攪拌,其作用是___________,濾渣1和濾渣2主要成分的化學(xué)式依次是___________。

(3)凈化時,先通入O2再加入MnCO3,其目的是___________;已知凈化時溶液中Mn2+、Zn2+的濃度約為0.1mol·L1,調(diào)節(jié)pH的合理范圍是___________

(4)電解制取MnO2時,MnO2___________極產(chǎn)生。

(5)中科院研究人員將MnO2和生物質(zhì)置于一個由濾紙制成的折紙通道內(nèi)形成電池,該電池可將軟飲料中的葡萄糖作為燃料獲得能量,裝置如圖所示。此裝置中b極的電極反應(yīng)式為______________________

【答案】12MnOOH+C 2MnO+CO+H2O 反應(yīng)過程中產(chǎn)生氯氣,造成環(huán)境污染 加快酸浸時的反應(yīng)速率 C、 Fe(OH)3 先將Fe2+氧化成Fe3+,再調(diào)節(jié)pH使Fe3+沉淀完全 3pH<5.5 C6H12O6-2e-=C6H10O6+2H+

【解析】

廢料中加入過量的炭黑,還原焙燒,錳元素變成二價錳離子,酸浸時得到錳離子、鋅離子和亞鐵離子,過量的碳黑不溶于酸,過濾變成濾渣1,溶液中需要除去亞鐵離子,利用表格數(shù)據(jù),應(yīng)將亞鐵離子氧化為鐵離子以氫氧化鐵沉淀形成分離除去,但是需要注意二價錳離子在酸性條件下比較穩(wěn)定,pH高于5.5時易被O2氧化,所以應(yīng)先通入氧氣,后加入碳酸錳調(diào)節(jié)溶液的pH值并控制二價錳離子不被氧化。最后通過電解,鋅離子得到電子在陰極生成鋅,二價錳離子在陽極失去電子生成二氧化錳。

1MnOOH與炭黑反應(yīng),錳元素被還原為MnO ,因為碳過量時生成一氧化碳,方程式為:2MnOOH+C 2MnO+CO+H2O↑,二氧化錳和濃鹽酸反應(yīng)生成氯氣,造成環(huán)境污染。

2)加熱和攪拌都可以加快酸浸時的反應(yīng)速率,碳不溶于水或酸,所以濾渣1為碳,溶液中通入氧氣和加入碳酸錳,使鐵元素變成Fe(OH)3沉淀而分離。

3)實驗過程中需要將亞鐵離子氧化并沉淀,但不能將錳元素氧化和沉淀,因為二價錳在酸性條件下很穩(wěn)定,所以先通入氧氣,先將Fe2+氧化成Fe3+,再調(diào)節(jié)pH使Fe3+沉淀完全,當(dāng)鐵離子濃度小于或等于10-5mol/L時認(rèn)為完全沉淀,假設(shè)此時溶液中的氫氧根離子濃度為xmol/L,則有10-5×x3=10-38,解x=10-11mol/L,則溶液的pH3,溶液中Mn2+、Zn2+的濃度約為0.1mol·L1,形成Mn(OH)2沉淀時的氫氧根離子濃度為ymol/L,則有0.1×y2=10-13,形成Zn (OH)2沉淀時的氫氧根離子濃度為zmol/L,0.1×z2=10-17,y=10-6 mol/L,z=10-8 mol/L,對應(yīng)的pH分別為86,且Mn2+pH高于5.5時易被O2氧化,所以應(yīng)調(diào)節(jié)pH范圍為3pH<5.5。

4)電解過程中錳元素化合價升高,在陽極生成二氧化錳。

5)二氧化錳做氧化劑,得到電子,在正極反應(yīng),則葡萄糖失去電子,電極反應(yīng)為:C6H12O6-2e-=C6H10O6+2H+

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】25 ℃時,部分物質(zhì)的電離常數(shù)如表所示:

化學(xué)式

CH3COOH

H2CO3

HClO

電離常數(shù)

1.7×105

K1=4.3×107,K2=5.6×1011

3.0×108

請回答下列問題:

(1)CH3COOH、H2CO3、HClO的酸性由強到弱的順序為______________。

(2)同濃度的CH3COO、HCO3-、CO32-、ClO結(jié)合H的能力由強到弱的順序為______

(3)常溫下0.1 mol·L-1的CH3COOH溶液在加水稀釋過程中,下列表達式的數(shù)據(jù)一定變小的是___________(填序號),一定不變的是________(填序號)。一定變大的是________(填序號),

A.c(H) B.c(H)/c(CH3COOH) C.c(Hc(OH)

D.c(OH)/c(H) E. c(CH3COOc(H)/c(CH3COOH)

若該溶液升高溫度,上述5種表達式的數(shù)據(jù)增大的是____________(填序號)。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】Mg–AgCl電池是一種以海水為電解質(zhì)溶液的水激活電池。如圖用該水激活電池為電源電解NaCl溶液的實驗中,X電極上有無色氣體逸出。下列有關(guān)分析正確的是

A. II為正極,其反應(yīng)式為Ag+ + e=Ag

B. 水激活電池內(nèi)Cl由正極向負(fù)極遷移

C. 每轉(zhuǎn)移1 mole-,U型管中消耗0. 5mol H2O

D. 開始時U型管中Y極附近pH逐漸增大

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】離子液體是一類具有很高應(yīng)用價值的綠色溶劑和催化劑,其中的EMIM+離子由H、C、N三種元素組成,結(jié)構(gòu)如圖所示;卮鹣铝袉栴}:

(1)碳原子價層電子的軌道表達式為__________,基態(tài)碳原子中,核外電子占據(jù)的最高能級的電子云輪廓圖為_________形。

(2)根據(jù)價層電子對互斥理論,NH3、NO3-、NO2-中,中心原子價層電子對數(shù)不同于其他兩種粒子的是_______。NH3PH3的沸點高,原因是_________。

(3)氮元素的第一電離能比同周期相鄰元素都大的原因是____________。

(4)EMIM+離子中,碳原子的雜化軌道類型為______。分子中的大π鍵可用符號表示,其中m代表參與形成的大π鍵原子數(shù),n代表參與形成的大π鍵電子數(shù)(如苯分子中的大π鍵可表示為),則EMIM+離子中的大π鍵應(yīng)表示為________。

(5)立方氮化硼硬度僅次于金剛石,但熱穩(wěn)定性遠(yuǎn)高于金剛石,其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。立方氮化硼屬于_______晶體,其中硼原子的配位數(shù)為_______。已知:立方氮化硼密度為dg/cm3,B原子半徑為xpm,N原子半徑為ypm,阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,則該晶胞中原子的空間利用率為________(列出化簡后的計算式)。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】利用下列實驗裝置能達到實驗?zāi)康牡氖?/span>

A. 分離CH3COOHCH3COOC2H5混合液

B. 驗證NH4NO3晶體溶于水的熱效應(yīng)

C. 蒸發(fā)FeCl3溶液得到FeCl3固體

D. 驗證C、ClSi的非金屬性強弱

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】(N2H4)N2O4是火箭發(fā)射中最常用的燃料與助燃劑,回答下列問題:

(1)T℃時,將一定量的NO2N2O4充入一個容積為2L的恒容密閉容器中,發(fā)生反應(yīng)2NO2(g)N2O4(g),保持溫度不變,各物質(zhì)的濃度隨時間變化關(guān)系如下表:

c(Y)代表___________(填化學(xué)式)的濃度,2040s內(nèi),用NO2表示的化學(xué)反應(yīng)速率為___________。

②該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=___________

60s時容器內(nèi)混合氣體的密度為_____g·L1。

100s時改變的條件是___________,重新達到平衡時,與原平衡比較,NO2的體積分?jǐn)?shù)將___________(增大”“減小不變”)。

(2)①已知2N2H4(g)+N2O4(g)3N2(g)+4H2O(g) H=QkJ·mol1,相關(guān)化學(xué)鍵的鍵能如表所示。

使 1molN2O4(g)完全分解成相應(yīng)的原子時需要吸收的能量是___________kJ(用代數(shù)式表示)

②相同溫度下,向Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個恒壓密閉容器中均充入1molN2H4(g)1molN2O4(g),三個容器的反應(yīng)壓強分別為p1、p2p3。在其它條件相同的情況下,反應(yīng)進行到tmin時,N2的體積分?jǐn)?shù)如圖所示,此時容器I___________(處于不處于”)化學(xué)平衡狀態(tài),原因是___________。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】某同學(xué)幫助水質(zhì)檢測站配制480 mL 0.5 mol/LNaOH溶液以備使用。

(1)該同學(xué)應(yīng)用托盤天平稱取NaOH固體_____g。

(2)用質(zhì)量為23.1 g的燒杯放在托盤天平上稱取所需NaOH固體時,請在附表中選取所需的砝碼大小(填字母)__________,并在下圖中選出能正確表示游碼位置的選項(填字母) ____________。

(3)配制時,正確的操作順序是________

A.用30mL蒸餾水洗滌燒杯2-3次,洗滌液均注入容量瓶中,振蕩

B.用天平準(zhǔn)確稱取所需的NaOH的質(zhì)量,加入少量水,用玻璃棒慢慢攪動,使其充分溶解

C.將已冷卻的氫氧化鈉溶液沿玻璃棒注入容量瓶中

D.將容量瓶蓋緊,反復(fù)上下顛倒,搖勻

E.改用膠頭滴管滴加蒸餾水,使溶液凹液面恰好與刻度線相切

F.往容量瓶內(nèi)加蒸餾水,直到溶液在刻度線下1~2cm處

(4)若出現(xiàn)以下情況,對所配溶液濃度將有何影響?(填"偏高""偏低"或"無影響")

①沒有進行A操作__________

②轉(zhuǎn)移溶液時不慎將少量的溶液灑在容量瓶外__________

③定容時俯視刻度線___________

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】室溫下,將 0.10 mol·L-1 鹽酸滴入 20.00 mL 0.10 mol·L-1 氨水中,溶液中 pH pOH 隨加入鹽酸體積變化曲線如圖所示。已知:pOH=-lg c(OH-),下列正確的是

A. M 點所示溶液中可能存在c(Cl-)> c(NH4+)

B. N 點所示溶液中可能存在:c (NH4+)+ c(NH3﹒H2O)= c(Cl-)

C. Q 點鹽酸與氨水恰好中和

D. M 點到Q點所示溶液中水的電離程度先變大后減小

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】常溫下,向20 mL 0.1 mol/L酒石酸(H2T表示)溶液中逐滴滴加等物質(zhì)的量濃度的NaOH溶液。有關(guān)微粒的物質(zhì)的量與混合溶液的pH有如圖關(guān)系。下列說法正確的是(  )

A. V(NaOH)=10 mL時,溶液中存在c(Na)=2c(H2T)+2c(HT)+2c(T2)

B. V(NaOH)=20mL,溶液中存在c(Na)>c(HT)>c(H)>c(H2T)>c(T2)

C. V(NaOH)=30mL溶液中存在c(Na)>c(HT)>c(T2)>c(OH)>c(H)

D. V(NaOH)=40mL,溶液中存在c(OH)=c(HT)+2c(H2T)+c(H)

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