【题目】锰的合金及其化合物在现代生产、生活中有着广泛的应用。如二氧化锰是重要的氧化剂、催化剂、干电池中的去极剂;硫酸锰是重要的微量元素肥料。
Ⅰ.某工厂以菱锰矿(MnCO3)[含FeCO3、SiO2、Cu2(OH)2CO3等杂质]为原料联合生产二氧化锰、硫酸锰晶体的工艺流程如下图所示:
常温下几种金属氧化物沉淀时的pH:
Mn(OH)2 | Fe(OH)3 | Cu(OH)2 | |
开始沉淀时的pH | 7.2 | 2.7 | 4.7 |
完全沉淀时的pH | x | 3.7 | 6.7 |
(1)该工厂调pH时,选择试剂a的成分最好是________,滤渣Ⅱ的成分是________,操作X是________、洗涤、低温烘干。
(2)为确保除尽杂质而又不损失锰,pH调整的范围为________;若常温下离子(X)沉淀完全的标准是c(X)<1.0×10-5mol/L,Ksp[Mn(OH)2]=1.0×10-13,则使Mn2+完全沉淀时溶液的pH最小为________。
(3)若滤液Ⅱ显酸性,请写出电解法制备MnO2时阳极上的电极反应式:________。
Ⅱ.50.7g MnSO4·H2O样品受热分解过程的热重曲线(样品质量随温度变化曲线)如下图所示。(已知:M(Mn)=55g/mol)
(1)850℃时,所得固体的化学式为:________________________。
(2)1150℃时,反应的化学方程式为:________________________。
【答案】MnCO3 Fe(OH)3 、Cu(OH)2 蒸发浓缩,冷却结晶,过滤 6.7≤pH<7.2 10.0 Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+ MnO2 3MnO2Mn2O4+O2
【解析】
Ⅰ.菱锰矿用盐酸酸浸,MnCO3、FeCO3、Cu2(OH)2CO3与盐酸反应,SiO2不与盐酸反应,过滤得到滤渣1为SiO2,滤液1中含有氯化镁、氯化亚铁、氯化铜及剩余的HCl,向滤液中加入试剂双氧水,将溶液中Fe2+氧化为Fe3+,加入试剂a为碳酸锰、Mn(OH)2等调节PH=4时Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,铜离子转化为氢氧化铜沉淀,过滤除去,滤液2中加入试剂硫酸和氯酸钾,3MnSO4+KClO3+3H2O=3H2SO4+3MnO2↓+KCl,根据电解原理进行回答判断.
Ⅱ.根据质量守恒和原子守恒计算判断;根据锰、氧元素质量守恒分析产物,书写1150℃时,反应的化学方程式。
(1)调pH时,该试剂可与氢离子反应,且不引入新的杂质,所以可用MnCO3;加入试剂a为碳酸锰、Mn(OH)2等调节PH=4时Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,铜离子转化为氢氧化铜沉淀,滤渣Ⅱ的成分是Cu(OH)2、Fe(OH)3;滤液Ⅱ经蒸发浓缩,冷却结晶,过滤洗涤、低温烘干后的到硫酸锰晶体;
故答案为:MnCO3;Fe(OH)3 、Cu(OH)2;蒸发浓缩,冷却结晶,过滤;
(2)为确保除尽铁离子、铜离子杂质而又不损失锰,根据图表可知pH的调整范围为:6.7≤pH<7.2;设Mn2+完全沉淀时溶液中成c(OH-)=amol/L,根据Ksp的定义可知此时a2×10-5=1.0×10-13,解得a=10-4mol/L,即pH=10,
故答案为:6.7≤pH<7.2;10.0;
(3)用电解法制备MnO2时,阳极上发生失电子的氧化反应,其电极反应式为:Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+,
故答案为:Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+;
Ⅱ.(1)50.70gMnSO4H2O样品n(锰)=n(MnSO4H2O)=0.3mol,其中n(H2O)=0.3mol,m(H2O)=5.4g,280℃时,所得固体质量为45.30g,减少的质量为5.4g,则说明该段失去结晶水,此时固体为:MnSO4,继续受热分解生成锰的氧化物和硫的氧化物0.3mol,850℃时,固体质量由45.30g减少到为26.10g,减少的质量为19.2g,则硫氧化物的相对质量为64,故为二氧化硫,则此时的固体为MnO2,
故答案为:MnO2;
(2)1150℃时固体为为二氧化锰分解所得,锰元素质量守恒,则m(锰)=n(锰)×55=16.50g,则氧化物中m(O)=22.90g-16.50g=6.4g,n(O)=0.4mol,故n(Mn):n(O)=0.3:0.4=3:4,则该氧化物为:Mn3O4,故反应为: 3MnO2Mn2O4+O2,
故答案为:3MnO2Mn2O4+O2。
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【题目】下列有关有机物的说法不正确的是
A.苯与浓硝酸、浓硫酸共热并保持反应生成硝基苯
B.用与发生酯化反应,生成的有机物为
C.苯乙烯在合适条件下催化加氢可生成乙基环己烷
D.戊烷的一溴取代物共有8种不含立体异构
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【题目】1,2-二溴乙烷可作汽油抗爆剂的添加剂,常温下它是无色液体,不溶于水,易溶于醇等有机溶剂。实验室制备1,2-二溴乙烷的反应原理如下:
CH3CH2OHCH2=CH2↑+H2O CH2=CH2+Br2→BrCH2CH2Br
已知:①乙醇在浓硫酸存在下在140℃脱水生成乙醚:2CH3CH2OHCH3CH2OCH2CH3+H2O
②实验中常因温度过高而使乙醇和浓硫酸反应生成少量SO2和CO2,
现用12.0g溴和足量的乙醇制备1,2-二溴乙烷,实验装置如图所示:
有关数据列表如下:
类别 | 乙醇 | 1,2-二溴乙烷 | 乙醚 |
状态 | 无色液体 | 无色液体 | 无色液体 |
密度/g·cm-3 | 0.79 | 2.2 | 0.71 |
沸点/℃ | 78.5 | 132 | 34.6 |
熔点/℃ | -130 | 9 | -116 |
回答下列问题:
(1)在此制备实验中,A中按最佳体积比3﹕1加入乙醇与浓硫酸后,A中还要加入几粒碎瓷片,其作用是__________。要尽可能迅速地把反应温度提高到170℃左右,其最主要目的是 __________________。
(2)装置B的作用是作安全瓶,瓶中盛水,除了可以防止倒吸以外,还可判断装置是否堵塞,若堵塞,B中现象是_______________。
(3)在装置C中应加入NaOH溶液,其目的是____________。
(4)装置D中小试管内盛有液溴,判断该制备反应已经结束的最简单方法 ______________。
(5)将1,2—二溴乙烷粗产品置于分液漏斗中加水,振荡后静置分层、分液后,若产物中有少量未反应的Br2,最好用______________洗涤除去;若产物中有少量副产物乙醚,可用________(填操作方法名称)的方法除去。
(6)反应过程中应用冷水冷却装置D,其主要目的是乙烯与溴反应时放热,冷却可避免溴的大量挥发;但又不能过度冷却(如用冰水),其原因是________________。
(7)若实验结束后得到9.4g产品,1,2—二溴乙烷的产率为__________________。
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【题目】磷酸亚铁锂()电池是新能源汽车的动力电池之一。采用湿法冶金工艺回收废旧磷酸亚铁锂电池正极片中的金属,其流程如下:
下列叙述错误的是( )
A.合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用
B.从“正极片”中可回收的金属元素有、、
C.“沉淀”反应的金属离子为
D.上述流程中可用硫酸钠代替碳酸钠
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【题目】已知某反应aA(g)+bB(g) cC(g)△H = Q 在密闭容器中进行,在不同温度(T1 和 T2 )及压强(P1 和 P2 )下,混合气体中 B 的质量分数 w(B)与反应时间(t)的关系如图所示,下列判断正确的是 ( )
A.T1<T2,P1<P2,a+b>c,Q<0
B.T1>T2,P1<P2,a+b<c,Q>0
C.T1<T2,P1>P2,a+b<c,Q>0
D.T1>T2,P1>P2,a+b>c,Q<0
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【题目】如图为直流电源电解饱和食盐水的装置。(a、b均为碳棒)
(1)a极的名称是__极,反应式为__。
(2)b极的电极反应式为__,发生__反应。
(3)写出电解饱和食盐水的化学方程式__。
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【题目】目前,我国使用的能源主要是煤、石油、天然气等,这些能源都是不可再生且污染环境的能源,研究和开发清洁而又用之不竭的能源是未来发展的首要任务。科学家预测氢能将是21世纪最理想的新能源之一。
(1)为了有效发展民用氢能源,首先必须制得廉价的氢气。下列可供开发又较经济且资源可持续利用的制氢气的方法是________(填序号)。
A.电解水 B.锌和稀硫酸反应 C.光解海水
(2)以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。
已知:
由甲烷制氢气的一个缺点是________。
(3)将进行热分解也可以制得氢气 。热分解制氢气时,常向反应器中通入一定比例的空气,使部分燃烧,其目的是_________________________。
(4)镁铝合金()是一种潜在的贮氢材料,可在氩气保护下,将一定化学计量比的、单质在一定温度下熔炼获得。该合金在一定条件下完全吸氢的反应方程式为得到的混合物在一定条件下可释放出氢气。
①熔炼制备镁铝合金()时通入氩气的目的是____________________________________。
②在足量的的溶液中,混合物Y能完全释放出。完全吸氢后得到的混合物Y与上述盐酸完全反应,释放出的物质的量为________。
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【题目】以玉米(主要成分是淀粉)为原料制备乙醇的流程如下
下列说法不正确的是( )。
A.C12H22O11属于二糖B.1mol葡萄糖可分解成3mol乙醇
C.可用碘水检验淀粉是否完全水解D.不能用分液操作分离乙醇和水
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【题目】[Zn(CN)4]2-在水溶液中与HCHO发生如下反应:4HCHO+[Zn(CN)4]2+4H++4H2O= [Zn(H2O)4]2++4HOCH2CN,HOCH2CN的结构简式如下图所示,下列说法不正确的是
A. HOCH2CN分子中没有手性碳原子
B. 1mol HOCH2CN分子中含有σ键的物质的量为5mol
C. [Zn(CN)4]2-和[Zn(H2O)4]2+的中心原子配位数均为4
D. HOCH2CN分子中碳原子轨道的杂化类型分别是sp3和sp杂化
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