【題目】某含錳礦物的主要成分有MnCO3、MnO2、FeCO3、SiO2、Al2O3等。已知FeCO3、MnCO3難溶于水。一種運(yùn)用陰離子膜電解法的新技術(shù)可用于從碳酸錳礦中提取金屬錳,主要流程如下:

(1)為提高含錳礦物浸出速率,可采取的措施有______________(至少寫出兩條)。

(2)設(shè)備1中反應(yīng)后,濾液1里錳元素只以Mn2+的形式存在,且濾渣1中也無MnO2。設(shè)備1中發(fā)生氧化還原反應(yīng)的離子方程式是______________________________________。

(3)設(shè)備2中加足量雙氧水的作用是________________________。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案檢驗(yàn)濾液2中是否存在Fe2+________________________。

(4)已知金屬離子的氫氧化物開始沉淀和完全沉淀的pH如下表,加氨水調(diào)節(jié)溶液的pH等于6,濾渣2的主要成分為_____________ (填化學(xué)式)。

金屬離子

開始沉淀的pH

完全沉淀的pH

Fe3+

1.8

3.2

Al3+

3.0

5.0

Fe2+

5.8

8.8

Mn2+

7.8

9.8

(5)設(shè)備4中加入過量氫氧化鈉溶液,用離子方程式表示發(fā)生的反應(yīng)______________。

(6)保持其他條件不變,在不同溫度下對含錳礦物進(jìn)行酸浸,錳浸出率隨時間變化如圖。酸浸的最佳溫度與時間分別為________、______min。

【答案】將礦石粉碎、升溫、適當(dāng)提高硫酸濃度、攪拌 2Fe2++MnO2+4H+=2Fe3++Mn2++2H2O2FeCO3+MnO2+8H+=2Fe3++Mn2++2CO2↑+4H2O Fe2+完全氧化為Fe3+ 取少量濾液2于試管中,加入幾滴KSCN溶液,溶液不顯紅色,再滴入適量氯水,若溶液變紅,則有Fe2,否則沒有Fe2(或加入幾滴K3[Fe(CN)6]溶液,若產(chǎn)生藍(lán)色沉淀,則有Fe2,否則沒有Fe2 Al(OH)3 、Fe(OH)3 Al(OH)3+OH=AlO2+2H2O 70 120min

【解析】

錳礦物的主要成分有MnCO3、MnO2FeCO3、SiO2、Al2O3,用硫酸溶解, SiO2不硫酸反應(yīng), MnCO3FeCO3、Al2O3與硫酸反應(yīng)得到MnSO4、FeSO4、Al2(SO4)3而濾液1里錳元素只以Mn2+的形式存在,且濾渣1中也無MnO2,酸性條件下MnO2Fe2+離子氧化為Fe3+離子,過濾除去二氧化硅等不溶物;因此濾渣1為SiO2濾液1中加入過氧化氫將Fe2+離子氧化為Fe3+離子,再加入氨水調(diào)節(jié)溶液pH使Fe3+、Al3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀,過濾分離,濾液2中含有MnSO4、(NH4)2SO4,濾液2進(jìn)行電解得到Mn;濾渣2為Fe(OH)3、Al(OH)3,向?yàn)V渣2中加入氫氧化鈉,只有氫氧化鋁溶于強(qiáng)堿;得到NaAlO2,過濾分離;結(jié)合以上分析解答。

錳礦物的主要成分有MnCO3、MnO2、FeCO3SiO2、Al2O3,用硫酸溶解, SiO2不硫酸反應(yīng), MnCO3FeCO3、Al2O3與硫酸反應(yīng)得到MnSO4、FeSO4、Al2(SO4)3而濾液1里錳元素只以Mn2+的形式存在,且濾渣1中也無MnO2,酸性條件下MnO2Fe2+離子氧化為Fe3+離子,過濾除去二氧化硅等不溶物;因此濾渣1為SiO2;濾液1中加入過氧化氫將Fe2+離子氧化為Fe3+離子,再加入氨水調(diào)節(jié)溶液pH使Fe3+、Al3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀,過濾分離,濾液2中含有MnSO4、(NH4)2SO4,濾液2進(jìn)行電解得到Mn;濾渣2為Fe(OH)3、Al(OH)3,向?yàn)V渣2中加入氫氧化鈉,只有氫氧化鋁溶于強(qiáng)堿;得到NaAlO2過濾分離;

(1)為提高含錳礦物浸出速率,可采取的措施有將礦石粉碎、升溫、適當(dāng)提高硫酸濃度、攪拌;綜上所述,本題答案是:將礦石粉碎、升溫、適當(dāng)提高硫酸濃度、攪拌。

(2) 設(shè)備1中發(fā)生氧化還原反應(yīng)二氧化錳在酸性條件下將+2價鐵氧化為鐵離子,二氧化錳被還原得到Mn2+,反應(yīng)離子方程式為: 2Fe2++MnO2+4H+=2Fe3++Mn2++2H2O2FeCO3+MnO2+8H+=2Fe3++Mn2++2CO2↑+4H2O;綜上所述,本題答案是:2Fe2++MnO2+4H+=2Fe3++Mn2++2H2O2FeCO3+MnO2+8H+=2Fe3++Mn2++2CO2↑+4H2O。

(3)雙氧水具有氧化性,將Fe2+完全氧化為Fe3+;檢驗(yàn)亞鐵離子的存在可以用氯水和硫氰化鉀溶液,也可以用K3[Fe(CN)6]溶液,具體操作如下:取少量濾液2于試管中,加入幾滴KSCN溶液,溶液不顯紅色,再滴入適量氯水,若溶液變紅,則有Fe2,否則沒有Fe2(或加入幾滴K3[Fe(CN)6]溶液,若產(chǎn)生藍(lán)色沉淀,則有Fe2,否則沒有Fe2;綜上所述本題答案是Fe2+完全氧化為Fe3+;取少量濾液2于試管中,加入幾滴KSCN溶液,溶液不顯紅色,再滴入適量氯水,若溶液變紅,則有Fe2,否則沒有Fe2(或加入幾滴K3[Fe(CN)6]溶液,若產(chǎn)生藍(lán)色沉淀,則有Fe2,否則沒有Fe2。

(4)亞鐵離子被雙氧水氧化為鐵離子,根據(jù)表格信息可知加氨水調(diào)節(jié)溶液的pH等于6,鐵離子、鋁離子均生成Al(OH)3 、Fe(OH)3沉淀;所以濾渣2的主要成分為Al(OH)3 、Fe(OH)3;綜上所述,本題答案是:Al(OH)3 、Fe(OH)3

(5) 設(shè)備4中生成Al(OH)3 、Fe(OH)3沉淀,只有Al(OH)3溶于過量的強(qiáng)堿溶液生成偏鋁酸鹽離子方程式為:Al(OH)3+OH=AlO2+2H2O;綜上所述,本題答案是:Al(OH)3+OH=AlO2+2H2O。

(6)根據(jù)錳浸出率隨時間變化圖表信息可知,溫度低,錳浸出率低,溫度為90℃時,錳浸出率與70℃相差無幾,錳浸出率最佳條件:時間在120min,溫度為70℃,錳浸出率最好;綜上所述,本題答案是:70℃ ,120min。

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】下列酸性H2CO3HClOHCO3,下列有關(guān)敘述中正確的是

NaClO溶液中通入少量二氧化碳的離子反應(yīng)方程式為:2ClO+CO2+H2O2HC1O+CO32

KIKBr混合溶液中,加入足量FeCl3溶液,CCl4萃取后取上層中的液體少許并加入AgNO3液,有淡黃色沉淀生成

FeI2液中滴加少量氯水。反應(yīng)的離子方程式為:2Fe2++Cl22Fe3++2Cl

衛(wèi)生間的潔廁靈不能跟84消毒液混用,其離子方程式為:ClO+Cl+2H+Cl2+H2O

A②④ B①③ C②③ D①④

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列說法正確的是

A. CH3COOCH2CH3CH3CH2COOCH3互為同分異構(gòu)體,1H-NMR譜顯示兩者均有三種不同的氫原子且三種氫原子的比例相同,故不能用1H-NMR來鑒別

B. 苯、苯酚、己烯只用一種試劑就可以鑒別

C. 用系統(tǒng)命名法叫2-甲基-1-丙醇

D. 按系統(tǒng)命名法, 的名稱為2,5,6-三甲基-4-乙基庚烷

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】利用周期表中同主族元素的相似性,可預(yù)測元素的性質(zhì)。

(1)白磷的分子式為P4,其結(jié)構(gòu)如圖甲所示?茖W(xué)家目前合成了N4分子,N原子的雜化軌道類型是______;N4分解后能產(chǎn)生N2并釋放出大量能量,推測其用途為____________。

(2)N、P、As原子的第一電離能由大到小的順序?yàn)?/span>___________

(3)比較酸性:HNO3_______HNO2(填“強(qiáng)于”或“弱于”),原因是___________________

(4)立方氮化硼晶體的結(jié)構(gòu)如圖乙所示。該晶體中,B原子填充在N原子的______(填空間構(gòu)型名稱)空隙中,且占據(jù)此類空隙的比例為________(填百分?jǐn)?shù))。

(5)鈉鉀合金屬于金屬晶體,其某種合金的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。合金的化學(xué)式為____________;晶胞中K 原子的配位數(shù)為______;已知金屬原子半徑r(Na)=186pm、r(K)=227pm,計(jì)算晶體的空間利用率 _______________(列出計(jì)算式,不需要計(jì)算出結(jié)果)。

。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列關(guān)于物質(zhì)的分類或變化說法正確的是

A. Na2CO3、BaCl2是常見的強(qiáng)電解質(zhì),且溶于水時均會破壞水的電離平衡

B. NO2經(jīng)降溫加壓凝成無色液體為物理變化,NO2排水收集到無色氣體為化學(xué)變化

C. Na2OSiO2是一種簡單的硅酸鹽,露置于空氣中會變質(zhì)

D. 植物油可萃取溴水中的溴而使溴水褪色

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】某烴的分子式為C10H14,能使高錳酸鉀酸性溶液褪色,分子結(jié)構(gòu)中含兩個相同的烷基,則此烴可能的結(jié)構(gòu)有(  )

A.2B.3C.4D.5

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列關(guān)于熱化學(xué)反應(yīng)的描述中正確的是(  )

A. HClNaOH反應(yīng)的中和熱ΔH=﹣57.3 kJ·mol-1,則H2SO4Ca(OH)2反應(yīng)的中和熱是ΔH=2×(﹣57.3)kJ·mol-1

B. 1 mol甲烷燃燒生成氣態(tài)水和二氧化碳所放出的熱量是甲烷的燃燒熱

C. 需要加熱才能發(fā)生的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)

D. CO(g)的燃燒熱是283.0 kJ·mol-1,則2CO2(g)====2CO(g)+O2(g)反應(yīng)的ΔH=+566.0 kJ·mol-1

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】某元素原子的結(jié)構(gòu)示意圖為,由此得到的結(jié)論不正確的是

A. 該原子有3個電子層B. 該元素屬于金屬元素

C. 該原子在化學(xué)反應(yīng)中易得2個電子D. 該元素的最高正化合價為+6

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】恒容密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)mX(g)+nY(g) qZ(g)ΔH>0,mn<q達(dá)到平衡時,下列說法正確的是 ( )

A. 通入稀有氣體使壓強(qiáng)增大,平衡將正向移動

B. X的逆反應(yīng)速率是Y的正反應(yīng)速率的n/m倍

C. 降低溫度,混合氣體的平均相對分子質(zhì)量變小

D. 增加X的物質(zhì)的量,X的轉(zhuǎn)化率降低

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