8.高純碳酸錳在電子工業(yè)中有重要的應(yīng)用,濕法浸出軟錳礦(主要成分為MnO2,含少量Fe、Al、Mg等雜質(zhì)元素)制備高純碳酸錳的實驗過程如下:

(1)浸出:浸出時溫度控制在90℃~95℃之間,并且要連續(xù)攪拌3小時的目的是提高軟錳礦中錳的浸出率,植物粉的作用是作還原劑.
(2)除雜:①向浸出液中加入一定量的碳酸錳礦,調(diào)節(jié)浸出液的pH為3.5~5.5;
②再加入一定量的軟錳礦和雙氧水,過濾;
③…
操作①中使用碳酸錳調(diào)pH的優(yōu)勢是增加MnCO3的產(chǎn)量(或不引入新的雜質(zhì)等);操作②中加入雙氧水不僅能將Fe2+氧化為Fe3+,而且能提高軟錳礦的浸出率.寫出雙氧水提高軟錳礦浸出率的離子方程式MnO2+H2O2+2H+=Mn2++2H2O+O2↑.
(3)制備:在30℃~35℃下,將碳酸氫銨溶液滴加到硫酸錳凈化液中,控制反應(yīng)液的最終pH在6.5~7.0,得到MnCO3沉淀.溫度控制35℃以下的原因是減少碳酸氫銨的分解,提高原料利用率;該反應(yīng)的化學方程式為MnSO4+2NH4HCO3$\frac{\underline{\;30-35℃\;}}{\;}$MnCO3 ↓+(NH42SO4+CO2↑+H2O;生成的MnCO3沉淀需經(jīng)充分洗滌,檢驗洗滌是否完全的方法是取最后一次的洗滌濾液1~2 mL 于試管中,向其中滴加用鹽酸酸化的BaCl2溶液,若無白色沉淀產(chǎn)生,則表明已洗滌干凈.
(4)計算:室溫下,Ksp(MnCO3)=1.8×10-11,Ksp(MgCO3)=2.6×10-5,已知離子濃度小于1.0×10-5mol•L-1時,表示該離子沉淀完全.若凈化液中的c(Mg2+)=10-2mol/L,試計算說明Mg2+的存在是否會影響MnCO3的純度.

分析 濕法浸出軟錳礦(主要成分為MnO2,含少量Fe、Al、Mg等雜質(zhì)元素)制備高純碳酸錳,加入濃硫酸和植物粉浸出過濾得到濾液除去雜質(zhì),加入碳酸氫銨形成沉淀通過一系列操作得到高純碳酸錳;
(1)升溫攪拌都可以加快物質(zhì)的溶解反應(yīng)速率;加入植物粉是一種還原劑;
(2)使用碳酸錳調(diào)pH的優(yōu)勢是不引入新的雜質(zhì);二氧化錳氧化過氧化氫為氧氣,本身被還原為錳離子;
(3)依據(jù)碳酸氫銨受熱易分解分析,在30℃~35℃下,將碳酸氫銨溶液滴加到硫酸錳凈化液中,控制反應(yīng)液的最終pH在6.5~7.0,得到MnCO3沉淀,硫酸銨,二氧化碳和水,生成的MnCO3沉淀需經(jīng)充分洗滌,檢驗洗滌是否完全的方法是取最后一次洗滌液檢驗是否含有硫酸根離子設(shè)計;
(4)Ksp (MnCO3)=c(Mn2+)•c(CO32-),當Mn2+沉淀完全時,c(CO32-)=1.8×10-11/1.0×10-5=1.8×10-6 mol•L-1,若Mg2+也能形成沉淀,則要求Mg2+>2.6×10-5/1.8×10-6=14.4 mol•L-1,Mg2+的濃度0.01mol/L遠小于14.4 mol•L-1

解答 解:濕法浸出軟錳礦(主要成分為MnO2,含少量Fe、Al、Mg等雜質(zhì)元素)制備高純碳酸錳,加入濃硫酸和植物粉浸出過濾得到濾液除去雜質(zhì),加入碳酸氫銨形成沉淀通過一系列操作得到高純碳酸錳;
(1)升溫、攪拌都可以加快物質(zhì)的溶解反應(yīng)速率,浸出時溫度控制在90℃~95℃之間,并且要連續(xù)攪拌3小時的目的是提高軟錳礦中錳的浸出率;加入植物粉是一種還原劑,
故答案為:提高軟錳礦中錳的浸出率,作還原劑;
(2)使用碳酸錳調(diào)pH的優(yōu)勢是不引入新的雜質(zhì);酸性溶液中二氧化錳氧化過氧化氫為氧氣,本身被還原為錳離子,反應(yīng)的離子方程式為:MnO2+H2O2+2H+=Mn2++2H2O+O2↑,
故答案為:增加MnCO3的產(chǎn)量(或不引入新的雜質(zhì)等); MnO2+H2O2+2H+=Mn2++2H2O+O2↑;
(3)依據(jù)碳酸氫銨受熱易分解分析,溫度控制35℃以下的原因是防止碳酸氫銨分解,在30℃~35℃下,將碳酸氫銨溶液滴加到硫酸錳凈化液中,控制反應(yīng)液的最終pH在6.5~7.0,得到MnCO3沉淀,硫酸銨,二氧化碳和水,反應(yīng)的化學方程式為:MnSO4+2NH4HCO3 $\frac{\underline{\;30-35℃\;}}{\;}$ MnCO3+(NH42SO4+CO2↑+H2O,生成的MnCO3沉淀需經(jīng)充分洗滌,檢驗洗滌是否完全的方法是取最后一次洗滌液檢驗是否含有硫酸根離子設(shè)計,取最后一次的洗滌濾液1~2 mL 于試管中,向其中滴加用鹽酸酸化的BaCl2溶液,若無白色沉淀產(chǎn)生,則表明已洗滌干凈.
故答案為:減少碳酸氫銨的分解,提高原料利用率;MnSO4+2NH4HCO3 $\frac{\underline{\;30-35℃\;}}{\;}$ MnCO3+(NH42SO4+CO2↑+H2O;取最后一次的洗滌濾液1~2 mL 于試管中,向其中滴加用鹽酸酸化的BaCl2溶液,若無白色沉淀產(chǎn)生,則表明已洗滌干凈.
(4)Ksp (MnCO3)=c(Mn2+)•c(CO32-),當Mn2+沉淀完全時,c(CO32-)=$\frac{1.8×1{0}^{-11}}{1.0}$×10-5=1.8×10-6 mol•L-1,若Mg2+也能形成沉淀,則要求Mg2+>2.6×10-5/1.8×10-6=14.4 mol•L-1,Mg2+的濃度0.01mol/L遠小于14.4 mol•L-1,若凈化液中的c(Mg2+)=10-2mol/L,說明Mg2+的存在不會影響MnCO3的純度,
答:Ksp (MnCO3)=c(Mn2+)•c(CO32-),當Mn2+沉淀完全時,c(CO32-)=$\frac{1.8×1{0}^{-11}}{1.0}$×10-5=1.8×10-6 mol•L-1,若Mg2+也能形成沉淀,則要求Mg2+>2.6×10-5/1.8×10-6=14.4 mol•L-1,Mg2+的濃度0.01mol/L遠小于14.4 mol•L-1,若凈化液中的c(Mg2+)=10-2mol/L,說明Mg2+的存在不會影響MnCO3的純度.

點評 本題考查混合物分離提純的綜合應(yīng)用,為高頻考點,把握流程分析及混合物分離方法、發(fā)生的反應(yīng)為解答的關(guān)鍵,側(cè)重分析與實驗?zāi)芰Φ目疾椋}目難度中等.

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:高中化學 來源: 題型:解答題

8.香豆素是廣泛存在于植物中的一類芳香族化合物,大多具有光敏性,有的還具有抗菌和消炎作用.它的核心結(jié)構(gòu)是芳香內(nèi)酯A,其分子式為C9H6O2.該芳香內(nèi)酯A經(jīng)下列步驟轉(zhuǎn)變?yōu)樗畻钏、乙二酸等物質(zhì).

已知:①CH3CH=CHCH2CH3$→_{②H_{3}O+}^{①KMnO_{4},OH-}$CH3COOH+CH3CH2COOH
②RCH=CH$→_{過氧化物}^{HBr}$RCH2CH2Br
(1)寫出化合物A的結(jié)構(gòu)簡式
(2)上述轉(zhuǎn)化過程中,屬于取代反應(yīng)的有3個;反應(yīng)步驟B→C的目的是保護酚羥基,使之不被氧化.
(3)化合物D有多種同分異構(gòu)體,其中一類同分異構(gòu)體是苯的二取代物,且水解后生成的產(chǎn)物之一能發(fā)生銀鏡反應(yīng).這類同分異構(gòu)體(不含C-O-O-結(jié)構(gòu))共有9種.
(4)鑒別A、B、C三種物質(zhì),所需的試劑是ad(選填編號).
a.飽和FeCl3溶液,新制Cu(OH)2懸濁液   b.飽和FeCl3溶液,酸性KMnO4溶液
c.飽和FeCl3溶液,NaOH溶液            d.飽和FeCl3溶液,飽和NaHCO3溶液
(5)設(shè)計合理方案,由合成,寫出相關(guān)化學反應(yīng)方程式+NaOH$→_{△}^{醇}$+H2O+NaCl、+HBr$\stackrel{過氧化物}{→}$、+NaOH$\stackrel{△}{→}$++NaBr+H2O、2+H2SO4$\stackrel{△}{→}$2+2H2O+Na2SO4

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科目:高中化學 來源: 題型:填空題

9.寫出下列反應(yīng)的離子方程式:
硫酸銅和氫氧化鈣溶液:SO42-+Ca2++Cu2++2OH-=Cu(OH)2↓+CaSO4
氯化鎂和氫氧化鉀溶液:Mg2++2OH-=Mg(OH)2
氯化鋇和硫酸鈉溶液:SO42-+Ba2+=BaSO4
硫酸氫鈉和氫氧化鋇溶液:Ba2++2OH-+2H++SO42-=BaSO4↓+2H2O或Ba2++OH-+H++SO42-=BaSO4↓+H2O
鐵和硫酸銅溶液:Fe+Cu2+=Cu+Fe2+

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科目:高中化學 來源: 題型:填空題

6.實驗分離硝酸鉀與氯化鈉的步驟有五步:①過濾;②第二次過濾;③降溫使晶體析出;④加熱蒸發(fā)溶劑至有部分晶體析出;⑤加熱溶解.請按正確順序排列:⑤②①④②.

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

3.某研究性學習小組研究HNO3的氧化性,設(shè)計了如下實驗:
在盛有新制FeSO4溶液的試管中滴入2滴KSCN溶液,觀察現(xiàn)象,然后再滴入幾滴濃HNO3,溶液的顏紅,但是將紅色溶液放置一會兒則發(fā)現(xiàn)溶液由紅色快速變?yōu)樗{色,并產(chǎn)生紅棕色氣體,這一奇特現(xiàn)象激起了同學的好奇心與求知欲望,對此現(xiàn)象設(shè)計了探究性實驗.
(1)甲同學認為是溶液中的Fe2+的干擾造成的,大家經(jīng)過理性分析,認為可以排除Fe2+的干擾,理由是體系中NO2逸出說明HNO3過量,不可能在溶液中殘留有Fe2+
(2)乙同學認為紅色消失,說明Fe(SCN)3被破壞,紅棕色NO2說明了某些離子與HNO3發(fā)生了氧化還原反應(yīng),推測可能是KSCN與HNO3作用.KSCN溶液是一種無色液體,根據(jù)C、S、N的原子結(jié)構(gòu)和共價鍵的相關(guān)知識推測SCN-中碳原子的雜化軌道類型是sp雜化.
(3)根據(jù)乙同學的觀點,設(shè)計了實驗方案1,往濃HNO3中逐滴加入KSCN溶液,實驗開始時無明顯現(xiàn)象,一段時間后溶液慢慢變紅色至深紅色,突然劇烈反應(yīng)產(chǎn)生大量氣泡,放出紅棕色氣體,而溶液紅色消失變?yōu)闇\綠色,溶液溫度升高;繼續(xù)滴入KSCN,溶液變?yōu)闇\藍色,最后變成無色.將產(chǎn)生的氣體通入過量的Ba(OH)2溶液,產(chǎn)生渾濁,并剩余一種非極性氣體;向反應(yīng)后的溶液中加入BaCl2溶液產(chǎn)生白色沉淀,寫出向濃HNO3中滴入KSCN的離子方程式2SCN-+22NO3-+20H+=2SO42-+2CO2↑+22NO2↑+N2↑+10H2O.
(4)丙同學認為SCN-的性質(zhì)還可進一步探究,設(shè)計了方案2,向Fe(SCN)3中分別滴加過量的氯水、溴水,溶液的紅色均消失變?yōu)辄S色,而加入碘水時溶液的顏色基本不變.丙同學的設(shè)計意圖是比較硫氰根離子與氯離子、溴離子、碘離子的還原性強弱.
(5)通過本次探究,可以得出以下結(jié)論:
a.用SCN-間接檢驗Fe2+時應(yīng)注意加入的氧化劑不能過量;
b.與SCN-反應(yīng)使溶液變紅的不一定(填一定或不一定)是Fe3+

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

13.銀氨溶液可用于檢測CO氣體,實驗室研究的裝置如圖:
已知:銀氨溶液制備反應(yīng)為:Ag++2NH3•H2O═[Ag(NH32]++2H2O.反應(yīng)結(jié)束后試管C底部有黑色沉淀生成,分離出上層清液和底部黑色固體備用.
(1)甲酸(HCOOH)遇濃硫酸分解生成CO和H2O,該反應(yīng)體現(xiàn)濃硫酸的脫水性(填“強氧化性”或“脫水性”).
(2)裝置A中軟管的作用是恒壓,使甲酸溶液能順利滴下.
(3)為驗證上層清液中產(chǎn)物的成分,進行如下實驗:
a.測得上層清液pH為10.
b.向上層清液中滴加幾滴Ba(OH)2溶液,發(fā)現(xiàn)有白色渾濁出現(xiàn),同時產(chǎn)生能使?jié)駶櫦t色石蕊試紙變藍的氣體.
c.取新制的銀氨溶液滴加幾滴Ba(OH)2溶液,無明顯現(xiàn)象.
①實驗c的目的是對比試驗,排除銀氨溶液對產(chǎn)物檢驗的干擾.
②根據(jù)上述實驗現(xiàn)象判斷,上層清液中產(chǎn)物成分為(NH42CO3或NH4+、CO32-(填化學符號).
(4)設(shè)計實驗證明黑色固體的成分是Ag:可供選擇的試劑有:濃硫酸、濃硝酸、NaOH溶液、NaCl溶液.
取少量上述黑色固體,用蒸餾水洗凈,滴加濃硝酸,固體全部溶解并有少量紅棕色氣體產(chǎn)生,繼續(xù)滴加NaCl溶液,能產(chǎn)生白色沉淀,說明黑色固體為單質(zhì)銀,說明黑色固體是Ag單質(zhì).(補充必要的實驗內(nèi)容及實驗現(xiàn)象)
(5)從銀氨溶液中回收銀的方法是:向銀氨溶液中加入過量鹽酸,過濾,向沉淀AgCl中加入羥氨(NH2OH),充分反應(yīng)后可得銀,羥氨被氧化為N2
①寫出生成AgCl沉淀的離子反應(yīng)Cl-+[Ag(NH32]++2H+=AgCl↓+2NH4+
②若該反應(yīng)中消耗6.6g羥氨,理論上可得銀的質(zhì)量為21.6g.

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

20.由實驗現(xiàn)象推出的結(jié)論正確的是(  )
選項實驗方案現(xiàn)象結(jié)論
A將水垢置于盛食醋的試管中有氣泡產(chǎn)生醋酸的酸性比碳酸強
B用濕潤的藍色試紙檢驗?zāi)硽怏w試紙變紅氣體是酸性氧化物
C向飽和Na2CO3溶液中通入CO2有晶體析出NaHCO3不溶于水
D向酚酞溶液中加少量Na2O2溶液變紅Na2O2是堿性氧化物
A.AB.BC.CD.D

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

17.β-紫羅蘭酮是存在于玫瑰花、番茄等中的一種天然香料,它經(jīng)多步反應(yīng)可合成維生素A1
下列說法正確的是( 。
A.β-紫羅蘭酮在核磁共振氫譜圖中有7組峰
B.β-紫羅蘭酮與中間體X互為同分異構(gòu)體
C.1mol中間體X最多能與2mol H2發(fā)生加成反應(yīng)
D.維生素A1能發(fā)生取代反應(yīng)、加成反應(yīng)和氧化反應(yīng)

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

18.高溫下,某反應(yīng)達到平衡,平衡常數(shù)K=$\frac{c(CO)•c({H}_{2}O)}{c(C{O}_{2})•c({H}_{2})}$.恒容時,溫度升高,H2濃度減。铝姓f法正確的是( 。
A.該反應(yīng)是焓變?yōu)樨撝?/td>
B.恒溫恒容下,增大壓強,H2濃度一定減小
C.升高溫度,逆反應(yīng)速率減小
D.該反應(yīng)化學方程式為CO2(g)+H2(g)  $?_{高溫}^{催化劑}$   CO(g)+H2O(g)

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