【題目】工業(yè)上利用軟錳礦(主要成分為MnO2,同時(shí)含少量鐵、鋁等的化合物)制備硫酸錳的常見(jiàn)流程如下:
部分金屬陽(yáng)離子以氫氧化物形式完全沉淀時(shí)溶液的pH見(jiàn)下表:
沉淀物 | Al(OH)3 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Mn(OH)2 |
pH | 5.2 | 3.2 | 9.7 | 10.4 |
(1)一氧化錳用硫酸酸浸時(shí)發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式為____________________。酸浸后加入MnO2將溶液中的Fe2+氧化成Fe3+,其目的是___________。
(2)濾渣A的成分除MnO2外,還有_______________。
(3)MnO2是制造堿性鋅錳電池的基本原料,放電時(shí)負(fù)極的電極反應(yīng)式為________。工業(yè)上以石墨為電極電解酸化的MnSO4溶液生產(chǎn)MnO2,陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為_________,當(dāng)陰極產(chǎn)生4.48L(標(biāo)況)氣體時(shí),MnO2的理論產(chǎn)量為______g。
(4)錳的三種難溶化合物的溶度積:Ksp(MnCO3)=1.8×10-11,Ksp[Mn(OH)2]=1.9×10-13,Ksp(MnS)=2.0×10-13,則上述三種難溶物的飽和溶液中,Mn2+濃度由大到小的順序是_______>_______>_______(填寫(xiě)化學(xué)式)。
【答案】MnO+2H+=Mn2++H2O 確保鐵元素在后續(xù)操作中完全轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀而除去 Al(OH)3、Fe(OH)3 Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2 Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+ 17.4 Mn(OH)2 MnCO3 MnS
【解析】
軟錳礦(主要成分為MnO2,同時(shí)含少量鐵、鋁等的化合物)加入碳粉焙燒,MnO2轉(zhuǎn)化為一氧化錳,用稀硫酸浸取,一氧化錳轉(zhuǎn)化為MnSO4,同時(shí)鐵和鋁也和稀硫酸反應(yīng)進(jìn)入溶液中,用MnO2氧化Fe2+成為Fe3+,便于通過(guò)調(diào)節(jié)溶液的PH使之轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀而除去。調(diào)節(jié)溶液的PH至5.4時(shí),Fe3+和Al3+都成為氫氧化物而除去,濾液中主要含有Mn2+,用來(lái)制取硫酸錳。
(1)一氧化錳用硫酸酸浸時(shí)生成硫酸錳和水,因此發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為MnO+2H+=Mn2++H2O;根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知,氫氧化亞鐵完全沉淀時(shí)的pH值是9.7,因此在pH等于5.4的條件下不能沉淀無(wú)法除去。而氫氧化鐵完全沉淀時(shí)的pH值只有3.2,所以酸浸后加入MnO2將溶液中的Fe2+氧化成Fe3+的目的是保鐵元素在后續(xù)操作中完全轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀而除去。
(2)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知,在pH等于5.4的條件下鋁離子與鐵離子已經(jīng)完全轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀,因此濾渣A的成分除MnO2外,還有Al(OH)3、Fe(OH)3。
(3)MnO2是制造堿性鋅錳電池的基本原料,而原電池中負(fù)極失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng),該原電池中鋅是負(fù)極,則放電時(shí)負(fù)極的電極反應(yīng)式為Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2;電解池中陽(yáng)極失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng),則工業(yè)上以石墨為電極電解酸化的MnSO4溶液生產(chǎn)MnO2,則錳離子在陽(yáng)極放電,因此陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+;電解池中陰極得到電子,發(fā)生還原反應(yīng),則陰極是溶液中的氫離子放電產(chǎn)生氫氣。當(dāng)陰極產(chǎn)生4.48L(標(biāo)況)氫氣,其物質(zhì)的量是0.2mol,轉(zhuǎn)移0.2mol×2=0.4mol電子,所以根據(jù)電子守恒可知,陽(yáng)極生成二氧化錳的物質(zhì)的量是0.2mol,則MnO2的理論產(chǎn)量為0.2mol×87g/mol=17.4g。
(4)錳的三種難溶化合物的溶度積:Ksp(MnCO3)=1.8×10-11,Ksp[Mn(OH)2]=1.9×10-13,Ksp(MnS)=2.0×10-13,由于碳酸錳與硫化錳的組成特點(diǎn)相似,因此溶液中的錳離子濃度與溶度積常數(shù)成正比,即溶度積常數(shù)越大,錳離子濃度越大,所以Mn2+濃度是MnCO3>MnS。根據(jù)溶度積常數(shù)可知,碳酸錳和氫氧化錳溶液中Mn2+濃度分別為、,顯然前者小于后者,所以上述三種難溶物的飽和溶液中,Mn2+濃度由大到小的順序是Mn(OH)2>MnCO3>MnS。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】某化學(xué)小組研究在其他條件不變時(shí),改變密閉容器中某一條件對(duì)A2(g)+3B2(g) 2AB3(g)化學(xué)平衡狀態(tài)的影響,得到如圖所示的曲線(圖中T表示溫度,n表示物質(zhì)的量)。下列判斷不正確的是( )
A. 若T2<T1,則正反應(yīng)一定是放熱反應(yīng)
B. 在T2和n(A2)不變時(shí)達(dá)到平衡,AB3的物質(zhì)的量大小為c>b>a
C. 達(dá)到平衡時(shí)A2的轉(zhuǎn)化率大小為b>a>c
D. 若T2<T1,達(dá)到平衡時(shí)b、d點(diǎn)的反應(yīng)速率為vd>vb
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】近年來(lái),中國(guó)華北華中地區(qū)發(fā)生了嚴(yán)重的霧霾天氣。汽車(chē)尾氣、燃煤廢氣、冬季取暖排放的CO2等都是霧霾形成的原因。
(1)汽車(chē)尾氣中排放的NOx和CO污染環(huán)境,在汽車(chē)尾氣系統(tǒng)中裝置催化轉(zhuǎn)化器,可有效降低NOx和CO的排放。已知:① 2CO(g)+O2(g) 2CO2(g) ΔH=566.0 kJ/mol,② N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH=+180.5 kJ/mol,③ 2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) ΔH=116.5 kJ/mol。 回答下列問(wèn)題:
CO的燃燒熱為________。CO將NO2還原為單質(zhì)的熱化學(xué)方程式為______________。
(2)改變煤的利用方式可減少環(huán)境污染,通常可將煤氣化轉(zhuǎn)化為水煤氣,其反應(yīng)原理為:C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) ; △H=+131.3kJ/mol。
①該反應(yīng)在_________下能自發(fā)進(jìn)行(填“高溫”或“低溫”)。
②水煤氣燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的CO2氣體可以與“84消毒液”的主要成分NaClO發(fā)生反應(yīng),該反應(yīng)的離子方程式為:___________________________________________________。(已知:酸性HCO3-<HClO<H2CO3)
(3)已知反應(yīng):CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g),現(xiàn)將不同量的CO(g)和H2O(g)分別通人到體積為2L的恒容密閉容器中進(jìn)行反應(yīng),得到如下三組數(shù)據(jù):
實(shí)驗(yàn) | 溫度/℃ | 起始量/mol | 平衡量/mol | 達(dá)平衡所需時(shí)間/min | |
CO | H2O | H2 | |||
1 | 650 | 4 | 2 | 1.6 | 6 |
2 | 900 | 2 | 1 | 0.4 | 3 |
3 | 900 | a | b | c | t |
①實(shí)驗(yàn)1條件下平衡常數(shù)K=________________(保留小數(shù)點(diǎn)后二位)。
②實(shí)驗(yàn)3中,若平衡時(shí),CO的轉(zhuǎn)化率大于水蒸氣,則a、b必須滿(mǎn)足的關(guān)系是______。
③該反應(yīng)的△H ____0(填填“小于”,“大于”)。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】在下列溶液中,各組離子一定能夠大量共存的是( )
A.由水電離出的c(H+)=10-13molL-1的溶液:K+、Ba2+、Cl-、CO32-
B.使酚酞變紅的溶液:Na+、Cl-、SO42-、Fe3+
C.常溫下=1012的溶液中:Fe2+、Mg2+、NO3-、Cl-
D.0.1molL-1鹽酸的澄清透明溶液中:Fe3+、K+、SO42-、Br-
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】25℃時(shí),在20 mL 0.1 mol·L-1一元弱酸HA溶液中滴加0. 1 mol· L-1 NaOH溶液,溶液中1g[c(A-)/c(HA)]與pH關(guān)系如圖所示。下列說(shuō)法正確的是
A. A點(diǎn)對(duì)應(yīng)溶液中:c(Na+)>c(A-)>c(H+)>c(OH-)
B. 25℃時(shí),HA酸的電離常數(shù)為1. 0× 10-5.3
C. B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的NaOH溶液體積為10 mL
D. 對(duì)C點(diǎn)溶液加熱(不考慮揮發(fā)),則c(A-)/[c(HA)c(OH-)]一定增大
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】碳?xì)浠衔镉卸喾N,它們?cè)诠I(yè)生產(chǎn)、生活中有重要用途。
(1)石油危機(jī)日漸嚴(yán)重,甲烷的轉(zhuǎn)化和利用在天然氣化工行業(yè)有非常重要的作用。甲烷重整技術(shù)主要是利用甲烷和其他原料來(lái)制備合成氣(CO和H2混合氣體),F(xiàn)在常見(jiàn)的重整技術(shù)有甲烷-水蒸氣重整,其反應(yīng)為:CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g) ΔH>0
如圖為反應(yīng)壓強(qiáng)為0.3 MPa,投料比n(H2O)/n(CH4)為1,在三種不同催化劑催化作用下,甲烷-水蒸氣重整反應(yīng)中CH4轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的關(guān)系。
下列說(shuō)法正確的是________。
A.在相同條件下,三種催化劑Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的催化效率由高到低的順序是Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ
B.b點(diǎn)CH4的轉(zhuǎn)化率高于a點(diǎn),原因是b、a兩點(diǎn)均未達(dá)到平衡狀態(tài),b點(diǎn)溫度高,反應(yīng)速率較快,故CH4的轉(zhuǎn)化率較大
C.C點(diǎn)一定未達(dá)到平衡狀態(tài)
D.催化劑只改變反應(yīng)速率不改變平衡移動(dòng),所以在850℃時(shí),不同催化劑(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下達(dá)平衡時(shí)CH4的轉(zhuǎn)化率相同
(2) 乙炔(C2H2)在氣焊、氣割及有機(jī)合成中用途非常廣泛,甲烷在1500℃左右氣相裂解法生產(chǎn),裂解反應(yīng):2CH4(g)=C2H2(g)+3H2(g)的△H= +376.4kJ/mol。
哈斯特研究得出當(dāng)甲烷分解時(shí),幾種氣體平衡時(shí)分壓(Pa)與溫度(℃)的關(guān)系如圖所示。
①T1℃時(shí),向1L恒容密閉容器中充入0.3 mol CH4只發(fā)生反應(yīng)2CH4(g) C2H4(g)+2H2(g),達(dá)到平衡時(shí),測(cè)得c(C2H4)=c(CH4)。該反應(yīng)的△H____0(填“>”或“<”),CH4的平衡轉(zhuǎn)化率為____%(保留3位有效數(shù)字)。上述平衡狀態(tài)某一時(shí)刻,若改變溫度至T2℃,CH4以0.01mol/(L·s)的平均速率增多,經(jīng)ts后再次達(dá)到平衡,平衡時(shí),c(CH4)=2c(C2H4),則T1_____(填“>”或“<”)T2,t=______s。
②由圖可知,甲烷裂解制乙炔有副產(chǎn)物乙烯生成,為提高甲烷制乙炔的轉(zhuǎn)化率,除改變溫度外,還可采取的措施有___________。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】正己烷是優(yōu)良的有機(jī)溶劑,其某種模型如圖所示。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是( )
A.正己烷的分子式為
B.正己烷的一氯代物有3種
C.正己烷能與溴水發(fā)生取代反應(yīng)而使溴水褪色
D.正己烷中的所有碳原子位于同一條直線
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】在一定溫度時(shí),將1 mol A和2 mol B放入容積為5L的某密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng):,經(jīng)5min后,測(cè)得容器內(nèi)B的濃度減少了,則下列敘述錯(cuò)誤的是( )
A.在5 min內(nèi),該反應(yīng)用C的濃度變化表示的反應(yīng)速率為
B.在5 min時(shí),容器內(nèi)D的濃度為
C.該可逆反應(yīng)未達(dá)限度前,隨反應(yīng)的進(jìn)行,容器內(nèi)壓強(qiáng)逐漸增大
D.5 min時(shí),容器內(nèi)氣體總的物質(zhì)的量為3 mol
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】將5.1g鎂鋁合金溶于600mL0.5mol·L-1H2SO4溶液中,完全溶解后再加入1.0mol·L-1的NaOH溶液,得到沉淀的質(zhì)量為13.6g,繼續(xù)滴加NaOH溶液時(shí)則沉淀會(huì)減少。
(1)當(dāng)加入__mLNaOH溶液時(shí),可使溶解在硫酸中的Mg和Al恰好完全沉淀。
(2)計(jì)算合金溶于硫酸時(shí)所產(chǎn)生的氫氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積。(列出算式)___
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