【題目】某地菱錳礦的主要成分為MnCO3,還含有少量的FeCO3、CaCO3、Al2O3等雜質(zhì)。工業(yè)上以菱錳礦為原料制備高純度碳酸錳的流程如圖所示:
已知:MnCO3+2NH4Cl=MnCl2+CO2↑+2NH3↑+H2O.
相關(guān)金屬離子[c0(Mn+)=0.1mol·L-1]形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下:
金屬離子 | Mn2+ | Fe2+ | Fe3+ | Al3+ |
開(kāi)始沉淀的pH | 8.1 | 6.3 | 1.5 | 3.4 |
沉淀完全的pH | 10.1 | 8.3 | 2.8 | 4.7 |
(1)焙燒時(shí)溫度對(duì)錳浸取率的影響如圖。焙燒時(shí)適宜的溫度為___________左右;800℃以上錳的浸取率偏低,可能的原因是___________。
(2)凈化包含三步:①加入少量MnO2,添加少量MnO2的作用是____________。發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為___________。
②加氨水調(diào)pH,溶液的pH范圍應(yīng)調(diào)節(jié)為___________~8.1之間。生成的沉淀主要是___________。
③加入MnF2,沉淀除去Ca2+,若溶液酸度過(guò)高,Ca2+沉淀不完全,原因是___________。
(3)碳化結(jié)晶中生成MnCO3的離子方程式為____________。
【答案】500℃ 溫度過(guò)高,NH4Cl分解導(dǎo)致與MnCO3的反應(yīng)不徹底(或MnCO3分解發(fā)生其他副反應(yīng);或MnCl2揮發(fā)導(dǎo)致Mn損失;或高溫下錳被氧化成高價(jià)態(tài)造成浸取率低;或高溫使固體燒結(jié),固體表面積減小等) 將Fe2+氧化為Fe3+ MnO2+2Fe2++4H+===Mn2++2Fe3++2H2O 4.7 Fe(OH)3、Al(OH)3 F- 與H+ 結(jié)合形成弱電解質(zhì)HF,CaF2(s)Ca2+(aq)+F—(aq)平衡向右移動(dòng) )Mn2++HCO3-+NH3===MnCO3↓+NH4+
【解析】
(1)由圖示得到,500 ℃時(shí),錳的浸取率已經(jīng)很大;溫度很高時(shí),氯化銨受熱分解、MnCO3分解發(fā)生其他副反應(yīng)等;
(2)①加入二氧化錳的目的是為了將Fe2+氧化為Fe3+;
②加氨水調(diào)溶液pH的目的是使溶液中Fe3+和Al3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀和Al(OH)3沉淀除去;
③若溶液酸度過(guò)高,F- 與H+ 結(jié)合形成弱酸HF,使CaF2溶解平衡向右移動(dòng);
(3)碳化結(jié)晶是氯化錳溶液與碳酸氫銨和氨水應(yīng)得到碳酸錳沉淀。
(1)由圖示得到,500 ℃時(shí),錳的浸取率已經(jīng)很大,所以選取500℃即可,沒(méi)有必要選擇更高的溫度,因?yàn)闇囟仍礁,能耗越大;溫度很高時(shí),浸取率下降,有可能是高溫下氯化銨分解使反應(yīng)的量減少;或生成的氯化錳轉(zhuǎn)化為氣體離開(kāi)體系;或高溫下發(fā)生副反應(yīng),錳轉(zhuǎn)化為其他化合物;或高溫使固體燒結(jié),固體表面積減小等,故答案為:500℃;溫度過(guò)高,NH4Cl分解導(dǎo)致與MnCO3的反應(yīng)不徹底(或MnCO3分解發(fā)生其他副反應(yīng);或MnCl2揮發(fā)導(dǎo)致Mn損失;或高溫下錳被氧化成高價(jià)態(tài)造成浸取率低;或高溫使固體燒結(jié),固體表面積減小等);
(2)①加入二氧化錳的目的是為了將Fe2+氧化為Fe3+,反應(yīng)的化學(xué)方程式為MnO2+2Fe2++4H+===Mn2++2Fe3++2H2O,故答案為:MnO2+2Fe2++4H+===Mn2++2Fe3++2H2O;
②加氨水調(diào)溶液pH的目的是使溶液中Fe3+和Al3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀和Al(OH)3沉淀除去,由題給表格數(shù)據(jù)可知,溶液的pH范圍調(diào)節(jié)在4.7~8.1之間時(shí),F(xiàn)e3+和Al3+完全沉淀,而Mn2+不沉淀,故答案為:4.7;
③加入MnF2目的是沉淀除去Ca2+,CaF2在溶液中存在溶解平衡CaF2(s)Ca2+(aq)+F—(aq),若溶液酸度過(guò)高,F- 與H+ 結(jié)合形成弱酸HF,F—濃度減小,溶解平衡向右移動(dòng),使Ca2+沉淀不完全,故答案為:F- 與H+ 結(jié)合形成弱電解質(zhì)HF,CaF2(s)Ca2+(aq)+F—(aq)平衡向右移動(dòng);
(3)碳化結(jié)晶是向氯化錳溶液中加入碳酸氫銨和氨水,反應(yīng)得到碳酸錳沉淀,反應(yīng)的化學(xué)方程式為Mn2++HCO3-+NH3===MnCO3↓+NH4+,故答案為:Mn2++HCO3-+NH3===MnCO3↓+NH4+。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】已知K2Cr2O7溶液中存在平衡:Cr2O72-+H2O 2CrO42-+2H+。K2Cr2O7為橙色,K 2CrO4為黃色。為探究濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響,某興趣小組設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案。
序號(hào) | 試劑X | |
ⅰ | 1 mL1mol·L-1 K2Cr2O7 溶液 | |
ⅱ | 1mL1 mol·L-1 K2CrO4溶液 | |
ⅲ | 5~15滴濃硫酸 | |
ⅳ | 5~15滴濃鹽酸 | |
ⅴ | 5~15滴6 mol·L-1 NaOH溶液 |
Ⅰ.方案討論
(1)ⅰ~ⅴ中依據(jù)減少生成物濃度可導(dǎo)致平衡移動(dòng)的原理設(shè)計(jì)的是______(填序號(hào))。
(2)已知BaCrO4為黃色沉淀。某同學(xué)認(rèn)為試劑X還可設(shè)計(jì)為Ba(NO3)2溶液,加入該試劑后,溶液顏色將_____。(填“變深”、“變淺”或“不變”)。
Ⅱ.實(shí)驗(yàn)分析
序號(hào) | 試劑X | 預(yù)期現(xiàn)象 | 實(shí)際現(xiàn)象 |
ⅰ | 1 mL1 mol·L-1 K2Cr2O7 溶液 | 溶液變黃 | 溶液橙色加深 |
ⅱ | 1mL1 mol·L-1 K2CrO4溶液 | 溶液橙色加深 | 溶液顏色變淺 |
ⅲ | 5~15滴濃硫酸 | 溶液橙色加深 | 溶液橙色加深 |
ⅳ | 5~15滴濃鹽酸 | 溶液橙色加深 | 無(wú)明顯現(xiàn)象 |
ⅴ | 5~15滴6mol·L-1NaOH溶液 | 溶液變黃 | 溶液變黃 |
(1)實(shí)驗(yàn)ⅰ沒(méi)有觀察到預(yù)期現(xiàn)象的原因是____________,實(shí)驗(yàn)ⅱ的原因與其相似。
(2)通過(guò)實(shí)驗(yàn)ⅲ和ⅴ得出的結(jié)論為___________ 。
(3)實(shí)驗(yàn)ⅳ無(wú)明顯現(xiàn)象,可能的原因是____________。
(4)某同學(xué)查閱資料發(fā)現(xiàn):K2Cr2O7溶液與濃鹽酸可發(fā)生氧化還原反應(yīng)。但實(shí)驗(yàn)ⅳ中沒(méi)有觀察到明顯現(xiàn)象,小組同學(xué)設(shè)計(jì)了兩個(gè)實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了該反應(yīng)的發(fā)生。
① 方案一:取5 mL濃鹽酸,向其中加入15滴0.1mol·L-1 K2Cr2O7溶液,一段時(shí)間后,溶液變?yōu)榫G色(CrCl3水溶液呈綠色),有黃綠色氣體生成。寫(xiě)出該變化的化學(xué)方程式__________。
② 請(qǐng)你設(shè)計(jì)方案二:_______________。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】有機(jī)物A僅含有C、H、O三種元素,可由葡萄糖發(fā)酵得到,也可從酸牛奶中提取。純凈的A為無(wú)色粘稠液體,易溶于水。為研究A的組成與結(jié)構(gòu),進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn):
限選試劑:蒸餾水、2 mol·L-1鹽酸溶液、2 mol·L-1NaOH溶液、濃硫酸、NaHCO3粉末、金屬Na、無(wú)水乙醇
實(shí)驗(yàn)步驟 | 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 |
(1)A的質(zhì)譜圖如下: | (1)證明A的相對(duì)分子質(zhì)量為:__________。 |
(2)將此9.0 g A在足量純O2充分燃燒,并使其產(chǎn)物依次緩緩?fù)ㄟ^(guò)濃硫酸、堿石灰,發(fā)現(xiàn)分別增重5.4 g和13.2 g。 | (2)證明A的分子式為: ________________。 |
(3)另取兩份9.0 g A分置于不同的試管中。往其中一份A中加入足量的NaHCO3粉末充分反應(yīng),生成_______ L CO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。 往另一份A中加入足量的金屬鈉充分反應(yīng),生成________________________ L H2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。 | (3)證明A的分子中含有一個(gè)羧基和一個(gè)羥基。 |
(4)A的核磁共振氫譜如下圖: | (4)A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為: __________________。 |
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】現(xiàn)有3.60gNaCl、NaHCO3和Na2CO3的混合固體,加熱足夠長(zhǎng)時(shí)間后,固體質(zhì)量剩余3.29g;將剩余固體溶于一定體積的鹽酸中,產(chǎn)生0.448L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況下),并將所得溶液稀釋至100mL,測(cè)得所得溶液pH=1。下列判斷正確的是( )
A.混合固體中NaHCO3的質(zhì)量為0.84g
B.混合固體中Na2CO3的質(zhì)量為2.12g
C.所加鹽酸中,HCl的物質(zhì)的量為0.04mol
D.最終所得溶液中c(Cl-)=0.1mol·L-1
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】在一定溫度下,向密閉容器中充入等物質(zhì)的量的NO和CO,發(fā)生反應(yīng):2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)。當(dāng)上述化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),下列敘述正確的是( )
A.CO2和CO的物質(zhì)的量一定相等
B.NO和CO2的物質(zhì)的量一定相等
C.反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率達(dá)到了該條件下的最大限度
D.平衡時(shí)混合物的總物質(zhì)的量一定等于反應(yīng)開(kāi)始前混合物的總物質(zhì)的量
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】實(shí)驗(yàn)室制取硝基苯的主要步驟如下:
①將配制好的濃硫酸與濃硝酸的混合酸,冷卻后加入試管中。
②向混合酸中逐滴加入一定量的苯,充分振蕩,混合均勻。
③水浴加熱發(fā)生反應(yīng)。
④反應(yīng)結(jié)束后,待混合液冷卻后轉(zhuǎn)移至分液漏斗中,除去混合酸,粗產(chǎn)品依次用蒸餾水和10%的Na2CO3溶液洗滌,再用蒸餾水洗滌,得粗硝基苯。
⑤將粗硝基苯用無(wú)水CaCl2干燥后蒸餾得到純硝基苯。
回答下列問(wèn)題:
(1)配制一定比例濃硫酸和濃硝酸的混合酸的操作是___。
(2)步驟③中,水浴加熱的優(yōu)點(diǎn)是___。
(3)圖中長(zhǎng)玻璃導(dǎo)管的作用是___。
(4)寫(xiě)出制取硝基苯的化學(xué)方程式:___。
(5)步驟④中粗產(chǎn)品用10%的Na2CO3溶液洗滌的目的是___。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下列有關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)與用途具有對(duì)應(yīng)關(guān)系的是
A.稀硫酸有酸性,可用于除去鐵銹
B.Al2O3具有兩性,可用于電解冶煉鋁
C.SO2能使酸性高錳酸鉀溶液褪色,可用于漂白有色物質(zhì)
D.甲醛溶液能使蛋白質(zhì)發(fā)生變性,可用于動(dòng)物標(biāo)本的防腐
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】設(shè)NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值。下列說(shuō)法正確的是
A.Na2S2O3與H2SO4溶液混合產(chǎn)生22.4 L氣體時(shí)轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2NA
B.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,22.4 L環(huán)丙烷和丙烯的混合氣體中所含共用電子對(duì)數(shù)為9NA
C.常溫下,1 L 0.5 mol/L CH3COONH4溶液的pH=7,則溶液中CH3COO-與NH4+的數(shù)目均為0.5NA
D.50g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為46%的乙醇溶液與足量的鈉反應(yīng),放出H2的分子數(shù)目為0.25NA
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】某強(qiáng)酸性溶液X中可能含有Fe2+、Al3+、NH4+、CO32-、SO32-、SO42-、Cl-中的若干種,現(xiàn)取X溶液進(jìn)行連續(xù)實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)過(guò)程及產(chǎn)物如下:
下列說(shuō)法正確的是
A. X中一定存在Fe2+、Al3+、NH4+、SO42-
B. 溶液E和氣體F能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)
C. X中肯定不存在CO32-、SO32-、Al3+
D. 沉淀I只有Al(OH)3
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