【題目】堿性鋅錳電池的工作原理:Zn+2MnO2+2H2O2MnO(OH)+Zn(OH)2,其中的電解質(zhì)溶液是KOH溶液。某課題組用廢舊鐵殼無汞堿性鋅錳電池為原料,制備一種新型材料——MnxZn(1x)Fe2O4,其工藝流程如圖所示:
(1)已知MnxZn(1x)Fe2O4中錳元素的化合價(jià)與實(shí)驗(yàn)室用二氧化錳制取氯氣時(shí)還原產(chǎn)物中的錳相同,則鐵元素的化合價(jià)為___________。
(2)“溶渣”工序中稀硫酸與鐵反應(yīng)生成的硫酸亞鐵可將+3價(jià)錳的化合物全部還原成Mn2+,寫出該反應(yīng)的離子方程式:_________________________________。
(3)“調(diào)鐵”工序的目的是調(diào)整濾液中鐵離子的總濃度,使其中金屬元素的物質(zhì)的量之比與產(chǎn)品的化學(xué)式MnxZn(1x)Fe2O4相符合。
①寫出“調(diào)鐵”工序中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:______________________、_______。
②若測得濾液的成分為c(Mn2+)+c(Zn2+)=a mol·L1,c(Fe2+)+c(Fe3+)=b mol·L1,濾液體積為1 m3,“調(diào)鐵”工序中,需加入的鐵粉質(zhì)量為___________kg(忽略溶液體積變化,用含a、b的代數(shù)式表示)。
(4)在“氧化”工序中,加入雙氧水的目的是把 Fe 2+ 氧化為 Fe 3+;生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)實(shí)際消耗雙氧水的量大于理論值,其可能原因除溫度外,主要是______________________。
(5)用氨水“調(diào)pH”后,經(jīng)“結(jié)晶”、“過濾”可得到產(chǎn)品和濾液C,從濾液C中還可分離出一種氮肥,該氮肥的溶液中離子濃度由大到小的排序?yàn)?/span>_______________。
【答案】+3 MnO(OH)+Fe 2+ +3H += Mn 2+ +Fe 3+ +2H 2 O Fe+2Fe 3+ =3Fe 2+ Fe+2H += Fe 2+ +H 2 ↑ 112a56b 生成的 Fe 3+ 催化了雙氧水的分解 c(NH4+)>c(SO42—)>c(H + )>c(OH )
【解析】
由流程圖可知,向用水洗滌的廢舊電池濾渣中加入稀硫酸,濾渣中的Fe和Zn(OH)2溶于稀硫酸,反應(yīng)生成的硫酸亞鐵在酸性條件下,與MnO(OH)發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸鐵、硫酸錳,過濾得到含有硫酸鋅、硫酸鐵和硫酸錳的酸性濾液,向?yàn)V液中加入鐵粉調(diào)整濾液中鐵離子的總濃度,使其中金屬元素的物質(zhì)的量之比與產(chǎn)品的化學(xué)式MnxZn(1x)Fe2O4相符合,再加入雙氧水將Fe 2+氧化為Fe 3+,用氨水調(diào)pH后,經(jīng)結(jié)晶、過濾得到產(chǎn)品MnxZn(1x)Fe2O4。
(1)由題意可知,MnxZn(1x)Fe2O4中錳元素的化合價(jià)為+2價(jià),設(shè)鐵元素化合價(jià)為+a,由化合價(jià)代數(shù)和為零可得:(+2)×x+(+2)×(1—x)+(+a)×2+(—2)×4=0,解得a=3,故答案為:+3;
(2)由題意可知,硫酸亞鐵與MnO(OH)在酸性條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng),硫酸亞鐵被氧化生成硫酸鐵,MnO(OH)被還原為硫酸錳,反應(yīng)的離子方程式為MnO(OH)+Fe 2+ +3H += Mn 2+ +Fe 3+ +2H 2O,故答案為:MnO(OH)+Fe 2+ +3H += Mn 2+ +Fe 3+ +2H 2O;
(3)①“調(diào)鐵”工序中,加入的鐵粉與溶液中的Fe 3+和H+反應(yīng),反應(yīng)時(shí),氧化性較強(qiáng)的Fe 3+與Fe反應(yīng)生成Fe 2+,Fe 3+完全反應(yīng)后,H+與Fe反應(yīng)生成Fe 2+和H2,反應(yīng)的離子方程式為Fe+2Fe 3+ =3Fe 2+和Fe+2H += Fe 2+ +H2↑,故答案為:Fe+2Fe 3+ =3Fe 2+;Fe+2H += Fe 2+ +H2↑;
②由MnxZn(1x)Fe2O4得化學(xué)式可知,n[Mn2++Zn2+]:n(Fe 3+)=1:2,設(shè)加入的鐵粉為xmol,依據(jù)題意可得(a mol·L1×103 L):(b mol·L1×103 L +x) =1:2,解得x=(2a-b)×103 mol,則加入的鐵粉質(zhì)量為(2a-b)×103 mol×56g/mol=56(2a-b)×103g=56(2a-b)kg,故答案為:56(2a-b);
(4)在“氧化”工序中,雙氧水把 Fe 2+ 氧化為Fe 3+,反應(yīng)生成的Fe 3+可以做催化劑,使雙氧水催化分解,成為除溫度外,導(dǎo)致實(shí)際消耗雙氧水的量大于理論值的因素,故答案為:生成的 Fe 3+ 催化了雙氧水的分解;
(5)由流程圖可知,反應(yīng)中加入了稀硫酸和氨水,濾液C中一定含有可以做氮肥的硫酸銨,硫酸銨溶液中由于銨根離子水解使溶液顯酸性,溶液中有c(H + )>c(OH ),但是由于水解程度小,溶液中有c(NH4+)>c(SO42—),則溶液中離子濃度由大到小的排序?yàn)椋蚀鸢笧椋?/span>c(NH4+)>c(SO42—)>c(H + )>c(OH );
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】25℃時(shí),向25 mL 0.1 mol·L-1 NaOH溶液中逐滴加入0.2 mol·L-1醋酸溶液,滴定曲線如圖所示,下列說法正確的是
A.在A、B間任一點(diǎn)的溶液中一定都有:c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)
B.Ka(CH3COOH)=
C.C點(diǎn)對應(yīng)的溶液中,水電離出的H+濃度大于10-7 mol·L-1
D.D點(diǎn)對應(yīng)的溶液中,存在如下關(guān)系:c(CH3COO-)-c(CH3COOH)=2c(H+)-c(OH-)
查看答案和解析>>
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】航天飛機(jī)用鋁粉與高氯酸銨(NH4ClO4)的混合物為固體燃料,點(diǎn)燃時(shí)鋁粉放熱引發(fā)高氯酸銨分解。生成氮?dú)狻⒙葰狻⒀鯕膺有水。完成下列填空:
(1)Al原子的最外層電子排布式為_____________,其電子云形狀有____種。
(2)氯元素在元素周期表中的位置是_________,氮氧兩元素非金屬性強(qiáng)的是______。
(3)上述分解反應(yīng)中的還原產(chǎn)物是________,1mol NH4ClO4分解時(shí)電子轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量為_________。
(4)NH4ClO4溶液中各離子濃度由大到小的排列順序?yàn)?/span>___________。
(5)以AlCl3溶液為原料制取無水AlCl3,先制得AlCl3·6H2O晶體,主要操作包括____________,再在干燥的HCl氣流中加熱AlCl3·6H2O晶體,能進(jìn)一步制取無水AlCl3,試結(jié)合化學(xué)方程式說明原因:_____。
查看答案和解析>>
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】利用廢鐵屑(主要成分為Fe,還含有C,S,P等)制取高效凈水劑K2FeO4流程如圖:
下列說法不正確的是
A. 廢鐵屑在酸溶前可用熱的純堿溶液去油污
B. 步驟②是將Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3
C. 步驟③中發(fā)生的反應(yīng)的離子方程式為2Fe(OH)3+3ClO-=FeO42-+3Cl-+4H++H2O
D. 步驟④中反應(yīng)能發(fā)生的原因是在相同條件下,K2FeO4的溶解度小于Na2FeO4
查看答案和解析>>
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】某氣態(tài)烴甲在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的密度為1.25gL-1,在一定條件下氧化可生成有機(jī)物乙;乙與氫氣反應(yīng)可生成有機(jī)物丙,乙進(jìn)一步氧化可生成有機(jī)物丁;丙和丁在濃硫酸加熱條件下可生成有機(jī)物戊(有芳香氣味)。
請回答:
(1)甲的結(jié)構(gòu)簡式是_____________;乙的官能團(tuán)名稱為__________________;
(2)寫出丙和丁反應(yīng)生成戊的化學(xué)方程式_______________________________;
(3)下列說法正確的是___________
A.有機(jī)物甲可以使高錳酸鉀溶液褪色,是因?yàn)榘l(fā)生了氧化反應(yīng)
B.葡萄糖水解可生成有機(jī)物丙
C.有機(jī)物乙和戊的最簡式相同
D.有機(jī)物戊的同分異構(gòu)體有很多,其中含有羧基的同分異構(gòu)體有3種
查看答案和解析>>
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列反應(yīng)中,不屬于化合反應(yīng)、分解反應(yīng)、置換反應(yīng)、復(fù)分解反應(yīng)中的任一類型的是( )
A.Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
B.C+H2OCO+H2
C.Cu2(OH)2CO32CuO+CO2↑+H2O
D.FeCl3+3NaOH=Fe(OH)3↓+3NaCl
查看答案和解析>>
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】科學(xué)工作者研發(fā)了一種 SUNCAT的系統(tǒng),借助鋰循環(huán)可持續(xù)合成氨,其原理如下圖所示。下列說法不正確的是
A. 過程I得到的Li3N中N元素為—3價(jià)
B. 過程Ⅱ生成W的反應(yīng)為Li3N+3H2O===3LiOH+NH3↑
C. 過程Ⅲ中能量的轉(zhuǎn)化形式為化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能
D. 過程Ⅲ涉及的反應(yīng)為4OH--4e-=O2↑+2H2O
查看答案和解析>>
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】以甲醛和苯酚為主要原料,經(jīng)下列轉(zhuǎn)化可合成酚醛樹脂和重要的有機(jī)合成中間體D(部分反應(yīng)條件和產(chǎn)物已略去)
已知:R1CH2COOCH2+R2COOCH3CH3OH+
請回答下列問題:
(1)反應(yīng)①的反應(yīng)類型為___________;A的化學(xué)名稱為___________。
(2)C中所含官能團(tuán)的名稱為___________;D的分子式為___________。
(3)反應(yīng)②的化學(xué)方程式為______________________。
(4)A的下列性質(zhì)中,能反映支鏈對苯環(huán)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響的是___________(填字母)。
a.能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)
b.能使酸性高錳酸鉀溶液褪色
c.向稀溶液中加入濃溴水后,產(chǎn)生沉淀
(5)芳香化合物E(C8H10O2)與B的水解產(chǎn)物互為同分異構(gòu)體,1molE可與2 mol NaOH反應(yīng),其核磁共振氫譜中有3組峰且峰面積之比為3:1:1,則E有___________種可能的結(jié)構(gòu)(不考慮立體異構(gòu))。
(6)以CH3OH和CH3ONa為原料(其他試劑任選),設(shè)計(jì)制備CH3COCH2 COOCH3的合成路線:CH3OH______。
查看答案和解析>>
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】在探究新制飽和氯水成分的實(shí)驗(yàn)中,下列根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出的結(jié)論不正確的是
A. 氯水使有色布條褪色,說明氯水中含有
B. 向氯水中加入溶液產(chǎn)生白色沉淀,說明氯水中含有
C. 向氯水中加入粉末,有氣泡產(chǎn)生,說明氯水中含有
D. 向氫氧化鈉溶液中滴加氯水,溶液黃綠色消失,說明氯水中含有
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