【題目】鋅錳干電池是很古老的一次性電池,它的生產(chǎn)原料主要有軟錳礦和閃鋅礦。科研人員開發(fā)了綜合利用軟錳礦和閃鋅礦的同槽酸浸工藝,工藝流程如下圖所示。
已知:軟錳礦中含MnO2約66%,SiO2約20%,Al2O3約4%,其余為水分;閃鋅礦中含ZnS約80%,FeS、CuS、SiO2共約7%,其余為水分。
請回答下列問題:
(1)反應(yīng)I需不斷攪拌,其目的是______________。
(2)反應(yīng)I中主要的氧化還原反應(yīng)化學(xué)方程式為______________。
(3)檢驗(yàn)反應(yīng)I濾液中Fe3+的試劑為____________________。反應(yīng)III中MnO2的作用是______________。
(4)已知Ksp(ZnCO3)=1.4×10-10、Ksp(MnCO3)=2.2×10-11;要使反應(yīng)IV之后的溶液中Zn2+、Mn2+濃度均降到1.0×10-6 mol·L-1,則溶液中殘留的CO32-濃度至少為___mol·L-1。
(5)如圖是Na2SO4和Na2SO410H2O的溶解度曲線
(g/100g水),則Ⅳ中得到Na2SO4固體的操作是:將分離出MnCO3和ZnCO3后的濾液蒸發(fā)結(jié)晶→_______→ 用乙醇洗滌→干燥。用乙醇洗滌而不用水洗的原因是___________。
【答案】加快反應(yīng)速率,提高原料利用率 ZnS+MnO2+2H2SO4 =ZnSO4 +S+MnSO4+2H2O KSCN溶液 將Fe2+氧化成Fe3+ 1.4×10-4 趁熱過濾 用乙醇洗滌可以防止Na2SO4固體轉(zhuǎn)化為Na2SO410H2O,并防止Na2SO4因溶于水而損耗
【解析】
軟錳礦、閃鋅礦中加硫酸,反應(yīng)I主要為:MnO2和硫化物發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Mn2+和S、Fe3+、Al3+、Zn2+、Cu2+等,過濾除去S、SiO2;
在濾液中加適量Zn發(fā)生反應(yīng)Ⅱ,Zn和Cu2+、Fe3+反應(yīng)生成Cu、Fe2+、Zn2+,過濾除去Cu;濾液發(fā)生反應(yīng)Ⅲ,MnO2和Fe2+反應(yīng)生成Mn2+和Fe3+,通過調(diào)pH使Fe3+、Al3+形成沉淀除去;
Zn2+、Mn2+和Na2CO3可發(fā)生反應(yīng)Ⅳ得到Na2SO4、MnCO3、ZnCO3提供給反應(yīng)Ⅲ用,也可發(fā)生反應(yīng)Ⅴ,獲得MnO2和Zn,據(jù)此分析解答。
(1)反應(yīng)I不斷攪拌,軟錳礦和閃鋅礦充分接觸,一方面可以加快反應(yīng)速率,另一方面可使軟錳礦和閃鋅礦盡可能反應(yīng),提高原料利用率,故答案為:加快反應(yīng)速率,提高原料利用率;
(2)軟錳礦中的成分主要為MnO2,閃鋅礦中主要成分為ZnS,所以反應(yīng)I中主要發(fā)生MnO2氧化ZnS的反應(yīng),結(jié)合原子守恒、電子得失守恒可得方程式為:ZnS+MnO2+2H2SO4 =ZnSO4 +S+MnSO4+2H2O,故答案為:ZnS+MnO2+2H2SO4 =ZnSO4 +S+MnSO4+2H2O;
(3)通常用KSCN溶液檢驗(yàn)Fe3+,由上面的分析可知,反應(yīng)III中MnO2的作用是將Fe2+氧化成Fe3+,以便形成沉淀而除去,故答案為:KSCN溶液;將Fe2+氧化成Fe3+;
(4) Zn2+濃度降到1.0×10-6 mol·L-1,所需CO32-濃度=mol·L-1=1.4×10-4 mol·L-1,Mn2+濃度降到1.0×10-6 mol·L-1,所需CO32-濃度=mol·L-1=2.2×10-5 mol·L-1,綜上所述,要使反應(yīng)IV之后的溶液中Zn2+、Mn2+濃度均降到1.0×10-6 mol·L-1,則溶液中殘留的CO32-濃度至少為1.4×10-4 mol·L-1,故答案為:1.4×10-4 ;
(5)由Na2SO4和Na2SO410H2O的溶解度曲線可知,溫度太低,Na2SO410H2O的溶解度較小,得到的固體為Na2SO410H2O,故應(yīng)將分離出MnCO3和ZnCO3后的濾液蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過濾、用乙醇洗滌、干燥。若用水洗,洗滌過程必然溫度降低,有一部分Na2SO4會(huì)轉(zhuǎn)化為Na2SO410H2O,同時(shí)有一部分會(huì)溶于水而隨水流走,故用乙醇洗滌可以防止Na2SO4固體轉(zhuǎn)化為Na2SO410H2O,并防止Na2SO4因溶于水而損耗,故答案為:趁熱過濾;用乙醇洗滌可以防止Na2SO4固體轉(zhuǎn)化為Na2SO410H2O,并防止Na2SO4因溶于水而損耗。
年級 | 高中課程 | 年級 | 初中課程 |
高一 | 高一免費(fèi)課程推薦! | 初一 | 初一免費(fèi)課程推薦! |
高二 | 高二免費(fèi)課程推薦! | 初二 | 初二免費(fèi)課程推薦! |
高三 | 高三免費(fèi)課程推薦! | 初三 | 初三免費(fèi)課程推薦! |
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】為了驗(yàn)證木炭可被濃H2SO4氧化成CO2,選用下圖所示儀器(內(nèi)含物質(zhì))組裝成實(shí)驗(yàn)裝置:
(1)如按氣流由左向右流向,連接上述裝置的正確順序是(填各接口字母):
接 , 接 , 接 ;
(2)儀器乙、丙應(yīng)有怎樣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象才表明已檢驗(yàn)出CO2?
乙中 ____ ,丙中 ______ ;
(3)丁中酸性KMnO4溶液的作用是 ;
(4)寫出甲中反應(yīng)的化學(xué)方程式 。
查看答案和解析>>
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】蓄電池在放電和充電時(shí)分別起原電池和電解池的作用,某電池分別在放電和充電時(shí)發(fā)生的反應(yīng):Fe+NiO2+2H2OFe(OH)2+Ni(OH)2,下列對該電池的判斷錯(cuò)誤的是( )
A. 放電時(shí),Fe是負(fù)極,NiO2是正極
B. 放電時(shí)電解質(zhì)溶液中的陰離子向正極方向移動(dòng)
C. 充電時(shí)陰極上的電極反應(yīng)式為:Fe(OH)2+2e-=Fe+2OH-
D. 蓄電池的電極必須浸入堿性電解質(zhì)溶液中
查看答案和解析>>
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】已知X、Y、Z、W為原子序數(shù)依次增大的短周期元素,Y、W為同一周期元素且W原子的最外層電子數(shù)等于Y原子的核外電子總數(shù),其形成的一種化合物結(jié)構(gòu)如圖所示,下列敘述正確的是
A.原子半徑:W>Z>Y>X
B.該化合物中各元素的原子最外層均滿足8電子結(jié)構(gòu)
C.X與Y形成的二元化合物常溫下一定為氣態(tài)
D.X、Y、Z、W可形成原子個(gè)數(shù)比8:1:2:3的化合物
查看答案和解析>>
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】如圖所示,甲、乙兩裝置電極材料都是鐵棒與碳棒,請回答下列問題:
(1)若兩裝置中均為CuSO4溶液,反應(yīng)一段時(shí)間后:
①有紅色物質(zhì)析出的是甲裝置中的___棒,乙裝置中的____棒;
②乙裝置的電化學(xué)防護(hù)法稱為____,其中碳極的電極反應(yīng)式是:_____。
③取少量甲裝置中負(fù)極附近溶液加入2滴K3[Fe(CN)6]溶液,現(xiàn)象為___,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為________
(2)若兩裝置中均為飽和NaCl溶液:
①寫出乙裝置中總反應(yīng)的離子方程式:______。
②甲裝置碳極的電極反應(yīng)屬于_____(填“氧化反應(yīng)”或“還原反應(yīng)”);
③將濕潤的淀粉KI試紙放在乙裝置碳極附近,發(fā)現(xiàn)試紙變藍(lán),解釋其原因_____
(3)用鉑作電極電解飽和的下列物質(zhì)的水溶液,一會(huì)兒后,向剩余電解液中加適量水,能使溶液和電解前相同的是(_____)
A.KI B.H2SO4 C.CuCl2 D.AgNO3
查看答案和解析>>
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】人體尿液中可以分離出具有生長素效應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)——吲哚乙酸,吲哚乙酸的結(jié)構(gòu)簡式如圖所示。下列有關(guān)說法正確的是
A.分子中含有2種官能團(tuán)
B.吲哚乙酸苯環(huán)上的二氯代物共有四種
C.1 mol吲哚乙酸與足量氫氣發(fā)生反應(yīng),最多消耗5 mol H2
D.分子中不含手性碳原子
查看答案和解析>>
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】金屬(M)-空氣電池(如圖)具有原料易得、能量密度高等優(yōu)點(diǎn),有望成為新能源汽車和移動(dòng)設(shè)備的電源。該類電池放電的總反應(yīng)為:4M + nO2 + 2nH2O = 4M(OH)n。已知:電池的“理論比能量”指單位質(zhì)量的電極材料理論上能釋放出的最大電能。下列說法不正確的是
A.多孔電極有利于氧氣擴(kuò)散至電極表面,可提高反應(yīng)速率
B.電池放電過程的正極反應(yīng)式: O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-
C.比較Mg、Al二種金屬-空氣電池,“理論比能量”之比是8∶9
D.為防止負(fù)極區(qū)沉積Mg(OH)2,宜采用中性電解質(zhì)及陽離子交換膜
查看答案和解析>>
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】硫酸四氨合銅晶體([Cu(NH3)4]SO4·H2O)常用作殺蟲劑,媒染劑,在堿性鍍銅中也常用作電鍍液的主要成分,在工業(yè)上用途廣泛。常溫下該物質(zhì)溶于水,不溶于乙醇、乙醚,在空氣中不穩(wěn)定,受熱時(shí)易發(fā)生分解。某化學(xué)興趣小組以Cu粉、3mol/L的硫酸、濃氨水、10% NaOH溶液、95%的乙醇溶液、0.500 mol/L稀鹽酸、0.500 mol/L的NaOH溶液來合成硫酸四氨合銅晶體并測定其純度。
I.CuSO4溶液的制備
①稱取4g銅粉,在A儀器中灼燒10分鐘并不斷攪拌,放置冷卻。
②在蒸發(fā)皿中加入30mL 3mol/L的硫酸,將A中固體慢慢放入其中,加熱并不斷攪拌。
③趁熱過濾得藍(lán)色溶液。
(1)A儀器的名稱為_____________。
(2)某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中有1.5g的銅粉剩余,該同學(xué)將制得的CuSO4溶液倒入另一蒸發(fā)皿中加熱濃縮至有晶膜出現(xiàn),冷卻析出的晶體中含有白色粉末,試解釋其原因_____。
II.晶體的制備。將上述制備的CuSO4溶液按如圖所示進(jìn)行操作
(3)已知淺藍(lán)色沉淀的成分為Cu2(OH)2SO4,試寫出生成此沉淀的離子反應(yīng)方程式___________。
(4)析出晶體時(shí)采用加入乙醇的方法,而不是濃縮結(jié)晶的原因是_______________。
III.氨含量的測定。精確稱取mg晶體,加適量水溶解,注入如圖所示的三頸瓶中,然后逐滴加入VmL10%NaOH溶液,通入水蒸氣,將樣品液中的氨全部蒸出,并用蒸餾水沖洗導(dǎo)管內(nèi)壁,用V1mLClmol/L的鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液完全吸收。取下接收瓶,用C2mol/L NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定過剩的HCl(選用甲基橙作指示劑),到終點(diǎn)時(shí)消耗V2mLNaOH溶液。
(5)玻璃管2的作用_________________,樣品中氨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的表達(dá)式_______。
(6)下列實(shí)驗(yàn)操作可能使氨含量測定結(jié)果偏低的原因是______________。
A.滴定時(shí)未用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液潤洗滴定管
B.讀數(shù)時(shí),滴定前平視,滴定后俯視
C.滴定過程中選用酚酞作指示劑
D.取下接收瓶前,未用蒸餾水沖洗插入接收瓶中的導(dǎo)管外壁
查看答案和解析>>
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種環(huán)保、高效、多功能飲用水處理劑,制備流程如圖所示:
下列敘述錯(cuò)誤的是
A.用K2FeO4作水處理劑時(shí),既能殺菌消毒又能凈化水
B.反應(yīng)I中尾氣可用FeCl2溶液吸收再利用
C.反應(yīng)II中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為3:2
D.該條件下,物質(zhì)的溶解性:Na2 FeO4< K2FeO4
查看答案和解析>>
湖北省互聯(lián)網(wǎng)違法和不良信息舉報(bào)平臺 | 網(wǎng)上有害信息舉報(bào)專區(qū) | 電信詐騙舉報(bào)專區(qū) | 涉歷史虛無主義有害信息舉報(bào)專區(qū) | 涉企侵權(quán)舉報(bào)專區(qū)
違法和不良信息舉報(bào)電話:027-86699610 舉報(bào)郵箱:58377363@163.com