【題目】工業(yè)上用含錳廢料(主要成分MnO2,含有少量Fe2O3、Al2O3、CuO、CaO)與煙氣脫硫進(jìn)行聯(lián)合處理并制備MnSO4的流程如下:

已知:25℃時,部分氫氧化物的溶度積常數(shù)(Ksp)如下表所示。

氫氧化物

Al(OH)3

Fe(OH)3

Cu(OH)2

Mn(OH)2

Ksp

1.3×10-33

4.0×10-38

2.2×10-20

1.9×10-14

請回答:

(1)沉淀1的化學(xué)式為__________________

(2)室溫下,調(diào)節(jié)pH5。試通過計算說明此時Al3+、Fe3+已沉淀完全,理由是_________。 “凈化時,加入(NH4)2S的作用為___________________。

(3)“酸化、還原中,發(fā)生的所有氧化還原反應(yīng)的離子方程式為__________________。

(4)已知:濾液3中除MnSO4外,還含有少量(NH4)2SO4。(NH4)2SO4、MnSO4的溶解度曲線如下圖所示。據(jù)此判斷,操作“I”應(yīng)為蒸發(fā)濃縮、____________、洗滌、干燥。

(5)工業(yè)上可用電解酸性MnSO4溶液的方法制備MnO2,其陽極反應(yīng)式為________________

(6)25.35 g MnSO4·H2O樣品受熱分解過程的熱重曲線(樣品質(zhì)量隨溫度變化的曲線)如下圖所示。1150℃時,反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________________。

。

【答案】CaSO4pH=5時,[Al3+]=1.3×10-33/(10-9)3=1.3×10-6 <×10-5,說明Al3+已經(jīng)沉淀完全。Fe(OH)3Ksp更小,因此Fe3+也已沉淀完全除去Cu2+MnO2+SO2=Mn2++SO42- 、 Fe2O3+SO2+2H+=2Fe2++SO42-+H2O趁熱過濾Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+3MnO2 Mn3O4+O2

【解析】

含錳廢料(主要成分MnO2,含有少量Fe2O3、Al2O3、CuO、CaO等)與含有二氧化硫煙氣、稀硫酸溶解,發(fā)生SO2+MnO2═Mn2++SO42-,F(xiàn)e2O3+SO2+2H+=2Fe2++SO42-+H2O,Al2O3+6H+=2Al3++3H2O,CuO+2H+=Cu2++H2O,CaO+2H++SO42-=CaSO4↓+H2O,沉淀1CaSO4,濾液1 金屬陽離子為Mn2+、Fe2+、Al3+、Cu2+,加入雙氧水氧化Fe2+Fe3+,調(diào)節(jié)pH5沉淀Fe3+、Al3+,沉淀2Al(OH)3Fe(OH)3,濾液2金屬陽離子為Mn2+、Cu2+,加入(NH42S沉淀Cu2+,濾液3中除MnSO4外,還含有少量(NH42SO4,將濾液3蒸發(fā)濃縮、趁熱過濾、洗滌、干燥制備MnSO4,據(jù)此分析解答。

(1)含錳廢料中氧化鈣與稀硫酸反應(yīng):CaO+2H++SO42-=CaSO4↓+H2O,沉淀1CaSO4

(2)pH=5時,c(Al3+)=1.3×10-33/(10-9)3=1.3×10-6 <×10-5,說明Al3+已經(jīng)沉淀完全。Fe(OH)3Ksp更小,因此Fe3+也已沉淀完全;(NH42S的作用沉淀Cu2+使Cu2+轉(zhuǎn)化為CuS沉淀;

(3)“酸化、還原”中,發(fā)生的所有氧化還原反應(yīng)的離子方程式為:SO2+MnO2═Mn2++SO42-,F(xiàn)e2O3+SO2+2H+=2Fe2++SO42-+H2O;

(4)由圖可知(NH42SO4的溶解度隨溫度的升高而增大,MnSO4的溶解度隨溫度的升高減小,故將濾液3蒸發(fā)濃縮、趁熱過濾、洗滌、干燥制備MnSO4

(5)用電解酸性MnSO4溶液的方法制備MnO2,陽極發(fā)生氧化反應(yīng),反應(yīng)式為:Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+;

(6)25.35g MnSO4H2O樣品n(錳)=n(MnSO4H2O)=0.15mol,其中n(H2O)=0.15mol,m(H2O)=2.7g,300℃時,所得固體質(zhì)量為22.65g,減少的質(zhì)量為2.7g,則說明該段失去結(jié)晶水,此時固體為:MnSO4;300℃時,固體為:MnSO4,受熱分解生成錳的氧化物和硫的氧化物0.15mol,850℃時,固體質(zhì)量由22.65g減少到為13.05g,減少的質(zhì)量為9.6g,則硫氧化物的相對質(zhì)量為64,故為二氧化硫,則此時的固體為MnO2,1150℃時固體為為二氧化錳分解所得,錳元素質(zhì)量守恒,則m(錳)=n(錳)×55=8.25g,則氧化物中m(O)=11.45g-8.25g=3.2g,n(O)=0.2mol,故n(Mn):n(O)=0.15:0.2=3:4,則該氧化物為:Mn3O4,故反應(yīng)為:3MnO2 Mn3O4+O2。

練習(xí)冊系列答案
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【題目】實(shí)驗(yàn)室中利用CoCl2·6H2O為原料制取三氯化六氨合鈷[Co(NH3)6Cl3]的實(shí)驗(yàn)步驟如下:

已知:①Co(NH3)6Cl3在不同溫度下水中的溶解度曲線如圖。

②在Co(NH3)6Cl3溶液中加入一定量鹽酸有利于結(jié)晶。

Ksp[Co(OH)2]=1.09×10-15,Ksp[Co(OH)3]=2×10-44。

(1)在實(shí)驗(yàn)過程中NH4Cl除作反應(yīng)物外,還可防止在滴加氨水時c(OH-)過大,其原理是______。

(2)氧化過程中加入氨水和H2O2在溶液中生成Co(NH3)6Cl3。

①氧化時須先加入氨水再加入H2O2,其原因是______。

②該反應(yīng)的化學(xué)方程式為______。

③反應(yīng)時需要控制反應(yīng)溫度在50 ~60 ℃之間,可采取的加熱方式是______。

(3)冰水冷卻的目的是______

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【題目】下列關(guān)于鈉的敘述中,不正確的是(

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A. 該電池充電時,陽極反應(yīng)式為:C+2Li2CO3-4e-=3CO2↑+4Li

B. 該電池放電時,Li+向電極X方向移動

C. 該電池充電時,電極Y與外接直流電源的負(fù)極相連

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已知:幾種離子形成氫氧化物沉淀時的pH如下表:

待沉淀的離子

Fe2

Fe3

Zn2

Cu2

開始沉淀時pH

6.3

1.5

6.2

5.2

沉淀完全時pH

9.7

3.2

8.0

6.4

請回答下列問題:

(1)酸浸粗氧化鋅的過程中,為了加快酸浸速率,可采取的措施有______________ (寫出一點(diǎn)即可)。

(2)步驟A的目的是將Fe2氧化為Fe3,并全部形成Fe(OH)3沉淀,為了暫不形成Cu(OH)2、Zn(OH)2,該步驟需控制溶液pH的范圍是______________,該步驟中加入H2O2發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_______________________________________。

(3)步驟D的操作名稱為________________________________________________

(4)由粗ZnO制取單質(zhì)鋅的另一種方法是將粗ZnO(含FeO、CuO)溶于NaOH溶液,ZnO

部轉(zhuǎn)化為Na2[Zn(OH)4]溶液,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________________;然后將FeO、CuO過濾除去;再用惰性電極電解該濾液,陽極上逸出無色無味氣體,陰極上析出鋅,則陰極電極反應(yīng)式為_____________________________________________。

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I.定性實(shí)驗(yàn)方案如下:

(1))利用SO2的漂白性檢測干白葡萄酒(液體為無色)中的SO2或H2SO3。設(shè)計如下實(shí)驗(yàn):

實(shí)驗(yàn)結(jié)論:干白葡萄酒不能使品紅溶液褪色,原因是:___________

II.定量實(shí)驗(yàn)方案如下(部分裝置和操作略):

(2)A中加入100.0mL葡萄酒和適量鹽酸,加熱使SO2全部逸出并與B中H2O2完全反應(yīng),其化學(xué)方程式為________________。

(3)除去B中過量的H2O2,然后再用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定,除去H2O2的方法是_______

(4)步驟X滴定至終點(diǎn)時,消耗NaOH溶液30.00mL,該葡萄酒中SO2的含量為_____g/L。該測定結(jié)果比實(shí)際值偏高,分析原因__________。

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