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    某化学小组在实验室模拟用软锰矿（主要成分MnO2，杂质为铁及铜的化合物等）制备高纯碳酸锰，过程如下（部分操作和条件略）：

    ① 缓慢向烧瓶中（见图）通入过量混合气进行“浸锰”操作，主要反应原理为：

    SO2+ H2O = H2SO3

    MnO2+ H2SO3 = MnSO4+ H2O

    （铁浸出后，过量的SO2 会将Fe3+还原为Fe2+）

    ② 向“浸锰”结束后的烧瓶中加入一定量纯MnO2粉末。

    ③ 再用Na2CO3溶液调节pH为3.5左右，过滤。

    ④ 调节滤液pH为6.5～7.2 ，加入NH4HCO3 ，有浅红色的沉淀生成，过滤、洗涤、干燥，得到高纯碳酸锰。

    回答：

    （1）“浸锰”反应中往往有副产物MnS2O6 的生成，温度对“浸锰”反应的影响如下图，为减少MnS2O6 的生成，“浸锰”的适宜温度是           。

    （2）查阅表1，③中调pH为3.5时沉淀的主要成分是       。②中加入一定量纯MnO2粉末的主要作用是         ，相应反应的离子方程式为          。

    表1：生成相应氢氧化物的pH

    物质

    Fe(OH)3

    Fe(OH)2

    Mn(OH)2

    Cu(OH)2

    开始沉淀pH

    2.7

    7.6

    8.3

    4.7

    完全沉淀pH

    3.7

    9.6

    9.8

    6.7

     

    （3）③中所得的滤液中含有Cu2+，可添加过量的难溶电解质MnS除去Cu2+，经过滤，得到纯净的MnSO4。用平衡移动原理解释加入MnS的作用_________________。

    （4）④中加入NH4HCO3 后发生反应的离子方程式是____________________。

    （5）检验④中沉淀是否洗涤干净的方法是           。

     

    【答案】

    （12分）

    （1）150℃ （或150℃以上）（1分）

    （2） Fe(OH)3    （1分）

          将Fe2+氧化为Fe3+ ，将过量的SO2氧化除去（2分）

             MnO2＋2Fe2+＋4H+=Mn2+＋2Fe3+＋2H2O ， MnO2+SO2 = Mn2+ + SO42-   （2分）

    （3）MnS(s)Mn2+(aq)+S2-(aq)

    生成的CuS比MnS更难溶，促进MnS不断溶解，平衡右移，使Cu2+除去。（2分）

    （4）Mn2＋＋2HCO3－＝MnCO3↓＋CO2↑＋H2O   （2分）

    （5）取少量最后一次洗涤后的滤液放入试管中，滴加酸化的BaCl2溶液，若无白色沉淀产生，则沉淀洗涤干净；反之则未洗干净。（2分）（其他答案合理，给分）

    【解析】

    试题分析：（1）根据图1和图2，150℃以上时，副产物MnS2O6 的生成率 低，Mn2＋ 的浸出率高，答案：150℃ （或150℃以上）（1分）

    （2）pH在2.7到3.5之间时沉淀主要成分是Fe(OH)3  ，答案：Fe(OH)3 1分）

    Fe2＋ 在pH为7.6到9.6之间沉淀，而此时Mn2＋ 也产生沉淀，无法分离，故要将Fe2＋ 氧化成Fe3＋ 以便在pH小于8.7时沉淀，与Mn2＋ 分离，故答案：将Fe2+氧化为Fe3+ ，将过量的SO2氧化除去（2分）

    MnO2＋2Fe2+＋4H+=Mn2+＋2Fe3+＋2H2O ， MnO2+SO2 = Mn2+ + SO42-   （2分）

    （3）Cu2＋ ＋MnSMn2＋＋CuS,沉淀的转化，由溶解度较大的MnS转化为溶解度较小的CuS,原理见答案。答案：

    MnS(s)Mn2+(aq)+S2-(aq)

    生成的CuS比MnS更难溶，促进MnS不断溶解，平衡右移，使Cu2+除去。（2分）

    （4）④中加入NH4HCO3 后发生反应的产生MnCO3沉淀，离子方程式为：Mn2＋＋2HCO3－＝MnCO3↓＋CO2↑＋H2O ，答案：Mn2＋＋2HCO3－＝MnCO3↓＋CO2↑＋H2O  （2分）

    （5）检验④中沉淀是否洗涤干净，就是检验洗涤液中有无SO42―,答案为：取少量最后一次洗涤后的滤液放入试管中，滴加酸化的BaCl2溶液，若无白色沉淀产生，则沉淀洗涤干净；反之则未洗干净。（2分）（其他答案合理，给分）

    考点：应用化学反应原理解决化工生产中的实际问题

     

    练习册系列答案
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    科目：高中化学 来源： 题型：

    （2008?佛山一模）某化学小组在常温下测定一定质量的某铜铝混合物中铜的质量分数，设计了如下实验方案：
    方案Ⅰ：铜铝混合物
    足量溶液A
    充分反应
     测定生成气体的体积
    方案Ⅱ：铜铝混合物
    足量溶液B
    充分反应
    测定剩余固体的质量
    下列有关判断中不正确的是（　　）

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    科目：高中化学 来源： 题型：阅读理解

    （2010?海淀区二模）某课外小组在实验室制备氨气，并进行有关氨气的性质探究．
    （1）该小组同学加热生石灰与氯化铵的混合物制取干燥的氨气．
    ①应该选用的仪器及装置有（填字母）
    I、F、G、E、C
    I、F、G、E、C
    ．
    ②生石灰与氯化铵反应生成氨气的化学方程式为
    CaO+2NH4Cl
      △  
    .
     
    CaCl2+2NH3↑+H2O
    CaO+2NH4Cl
      △  
    .
     
    CaCl2+2NH3↑+H2O
    ．

    （2）该小组同学设计如图所示装置探究氨气的还原性．

    在上述过程会同时发生多个反应，写出其中属于置换反应的化学方程式
    4NH3+3O2
      △  
    .
     
    N2+6H2O
    4NH3+3O2
      △  
    .
     
    N2+6H2O
    ．若实验时通入氨气的速率过快，在烧瓶中会出现白烟，该物质的化学式为
    NH4NO3
    NH4NO3
    ．
    （3）该小组同学以氨气和二氧化碳为原料制备碳酸氢铵．
    ①甲同学先将二氧化碳通入水中，充分溶解后，再通入氨气；乙同学先将氨气通入水中，充分溶解后，再通入二氧化碳．合适的方案是
    乙
    乙
    （填“甲”或“乙”），原因是
    二氧化碳在水中溶解度较小，先通入二氧化碳，再通入氨气，生成的产物量少，且易生成碳酸铵；氨气在水中溶解度很大，先通入氨气，再通入CO2，生成的产物量多，且易生成碳酸氢铵
    二氧化碳在水中溶解度较小，先通入二氧化碳，再通入氨气，生成的产物量少，且易生成碳酸铵；氨气在水中溶解度很大，先通入氨气，再通入CO2，生成的产物量多，且易生成碳酸氢铵
    ．
    ②检验产物中有NH4+的方法为
    取少量产物放入试管中，加入浓NaOH溶液，加热，在试管口放置湿润的红色石蕊试纸，若试纸变蓝，则证明产物中有NH4+
    取少量产物放入试管中，加入浓NaOH溶液，加热，在试管口放置湿润的红色石蕊试纸，若试纸变蓝，则证明产物中有NH4+
    ．

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    科目：高中化学 来源： 题型：

    （2010?崇文区二模）硫酸铜、硝酸铁都是重要的化工原料．
    （1）以下是某工厂用含铁的废铜为原料生产胆矾（CuSO4?5H2O）的生产流程示意图：

    胆矾和石膏在不同温度下的溶解度（∥100g水）见下表．
    温度（℃） 20 40 60 80 100
    石膏 0.32 0.26 0.15 0.11 0.07
    胆矾 32 44.6 61.8 83.8 114
    请回答下列问题：①红褐色滤渣的主要成分是
    Fe（OH）3
    Fe（OH）3
    ；
    ②写出浸出过程中生成硫酸铜的化学方程式
    3Cu+2HNO3+3H2SO4=3CuSO4+2NO↑+4H2O
    3Cu+2HNO3+3H2SO4=3CuSO4+2NO↑+4H2O
    ；
    ③操作I的温度应该控制在
    100℃
    100℃
    左右；
    ④从溶液中分离出硫酸铜晶体的操作Ⅱ应为：将热溶液
    冷却结晶
    冷却结晶
    、
    过滤
    过滤
    、洗涤、干燥．
    （2）某兴趣小组在实验室用铁粉和稀硝酸及右图装置制取Fe（NO3）3（固定所用仪器和加热装置未画出）．
    ①为保证原料的充分利用，并加快反应速率，往往将加热温度控制在100℃以内．该实验中对圆底烧瓶加热的最佳方式是
    水浴
    水浴
    加热；
    ②请在图中虚线框内画出尾气吸收装置（提示：碱液可快速、充分吸收产生的氮氧化物气体）．

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    科目：高中化学 来源： 题型：阅读理解

    （2012?泰州二模）乙醇汽油是被广泛使用的新型清洁燃料，工业生产乙醇的一种反应原理为：
    2CO（g）+4H2（g）?CH3CH2OH（g）+H2O（g）△H=-256.1kJ?mol-1．
    已知：H2O（l）=H2O（g）△H=+44kJ?mol-1
    CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）△H=-41.2kJ?mol-1
    （1）以CO2（g）与H2（g）为原料也可合成乙醇，其热化学方程式如下：
    2CO2（g）+6H2（g）?CH3CH2OH（g）+3H2O（l）△H=
    -305.7 kJ?mol-1
    -305.7 kJ?mol-1
    ．
    （2）CH4和H2O（g）在催化剂表面发生反应CH4+H2O?CO+3H2，该反应在不同温度下的化学平衡常数如下表：
    温度/℃ 800 1000 1200 1400
    平衡常数 0.45 1.92 276.5 1771.5
    ①该反应是
    吸热
    吸热
    反应（填“吸热”或“放热”）；
    ②T℃时，向1L密闭容器中投入1molCH4和1mol H2O（g），平衡时c（CH4）=0.5mol?L-1，该温度下反应CH4+H2O?CO+3H2的平衡常数K=
    6.75
    6.75
    ．
    （3）汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放，这使NOx的有效消除成为环保领域的重要课题．某研究小组在实验室以Ag-ZSM-5为催化剂，测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如下图．
    ①若不使用CO，温度超过775℃，发现NO的分解率降低，其可能的原因为
    该反应是放热反应，升高温度反应更有利于向逆反应方向进行
    该反应是放热反应，升高温度反应更有利于向逆反应方向进行
    ；在
    n(NO)
    n(CO)
    =1的条件下，应控制的最佳温度在
    870℃
    870℃
    左右．
    ②用CxHy（烃）催化还原NOx也可消除氮氧化物的污染．写出CH4与NO2发生反应的化学方程式：
    CH4+2NO2→CO2+N2+2H2O
    CH4+2NO2→CO2+N2+2H2O
    ．
    （4）乙醇-空气燃料电池中使用的电解质是搀杂了Y2O3的ZrO2晶体，它在高温下能传导O2-离子．该电池负极的电极反应式为
    CH3CH2OH-12e-+6O2-=2CO2+3H2O
    CH3CH2OH-12e-+6O2-=2CO2+3H2O
    ．

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    科目：高中化学 来源： 题型：

    汽车尾气的主要成分为CO2及CO、NOX（NO和NO2）的混合物，其中NO的体积分数占95%以上）等．治理方法之一是在汽车排气管上加装“催化转换器”，利用催化剂使CO和NOX发生反应大部分转化为CO2和N2．某小组在实验室利用如图所示装置模汽车尾气处理中CO和NOX的反应并测量反应后混合气体的组成．（已知HCOOH
    浓硫酸
    △
    CO↑+H2O）
    试回答下列问题：

    （1）仪器的连接顺序为
    （2）E装置的作用是
    ①干燥混合气体
    ①干燥混合气体
    、
    ②通过观察气泡，调节气体流速
    ②通过观察气泡，调节气体流速
    ．
    （3）写出D中的NOX与CO反应的化学方程式
    2NOx+2xCO
    催化剂
    △
    N2+2xCO2
    2NOx+2xCO
    催化剂
    △
    N2+2xCO2
    ．
    （4）若B容器中生成的NOX为NO，写出该反应的化学方程式，并标出电子转移的方向和数目
    ．
    （5）若通入的NOX为NO，C装置增重8.8g，收集到的气体在标准状况下为4.48L（其相对分子质量为28.4）．则收集到的气体中NO的物质的量为
    0.04mol
    0.04mol
    ．
    （6）选择高效催化剂，将汽车尾气转化为无毒气体，便彻底解决了汽车尾气对环境的影响，这种说法是否正确并阐述理由：
    不正确．①该反应为可逆反应，不能反应完全．②没达到“零碳排放”的目的，对气候的变化存在潜在的影响和危害
    不正确．①该反应为可逆反应，不能反应完全．②没达到“零碳排放”的目的，对气候的变化存在潜在的影响和危害
    ．

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