【题目】硫酸锰是一种重要的化工中间体,是锰行业研究的热点。一种以高硫锰矿(主要成分为含锰化合物及FeS)为原料制备硫酸锰的工艺流程如下:
已知:①“混合焙烧”后烧渣含MnSO4、Fe2O3及少量FeO、Al2O3、MgO。
②金属离子在水溶液中的平衡浓度与pH的关系如图所示(25℃):
③此实验条件下Mn2+开始沉淀的pH为7.54;离子浓度≤10-5mol·L-1时,离子沉淀完全。
请回答:
(1)传统工艺处理高硫锰矿时,不经“混合焙烧”,而是直接用H2SO4浸出,其缺点为___________。
(2)“氧化”时,发生反应的离子方程式为_________________________________。若省略“氧化”步骤,造成的后果是_________________________________。
(3)“中和除杂”时,生成沉淀的主要成分为______________________(填化学式)。
(4)“氟化除杂”时,若使溶液中的Mg2+和Ca2+沉淀完全,需维持c(F-)不低于___________。(已知:Ksp(MgF2)=6.4×10-10;Ksp(CaF2)=3.6×10-12)
(5)“碳化结晶”时,发生反应的离子方程式为______________________。
(6)“系列操作”指___________、过滤、洗涤、干燥
(7)用惰性电极电解MnSO4溶液可制备MnO2,电解过程中阳极的电极反应式为___________。
【答案】产生硫化氢等气体,污染环境 MnO2+2Fe2++4H+=2Fe3++Mn2++2H2O Fe2+与Mn2+沉淀区有重叠,造成Mn2+损失(或Fe2+去除不完全,影响产品纯度) Fe(OH)3、Al(OH)3 8×10﹣3 molL﹣1 Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O 蒸发浓缩、冷却结晶 Mn2++2H2O﹣2e﹣=MnO2+4H+
【解析】
高硫锰矿(主要成分为含锰化合物及FeS)与氧化锰矿混合焙烧,得到MnSO4、Fe2O3及少量FeO、Al2O3、MgO,加入硫酸,得到Mn2+、Fe2+、Fe3+、Mg2+、Al3+的酸性溶液,加入二氧化锰将亚铁离子氧化为铁离子便于除去,再加入碳酸钙中和,将铁离子与铝离子以氢氧化物的形式除去,加入MnF2除杂,使溶液中的Mg2+沉淀完全,此时溶液中的金属离子为锰离子,加入碳酸氢铵发生Mn2++2 HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O,加入硫酸溶解碳酸锰,经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到硫酸锰的水合物,据此分析解答。
(1)高锰矿含有FeS,传统工艺处理高硫锰矿时,不经“混合焙烧”,而是直接用H2SO4浸出,产生硫化氢等气体,污染环境;故答案为:产生硫化氢等气体,污染环境;
(2)氧化时用二氧化锰氧化亚铁离子,离子方程式为:MnO2+2Fe2++4H+=2Fe3++Mn2++2H2O;若省略“氧化”步骤,根据图表Fe2+与Mn2+沉淀区有重叠,造成Mn2+损失(或Fe2+去除不完全,影响产品纯度);故答案为:MnO2+2Fe2++4H+=2Fe3++Mn2++2H2O;Fe2+与Mn2+沉淀区有重叠,造成Mn2+损失(或Fe2+去除不完全,影响产品纯度);
(3)“中和除杂”时,碳酸钙与铁离子、铝离子水解产生的H+反应,从而促进了水解平衡向正向移动,得到Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀,故答案为:Fe(OH)3、Al(OH)3;
(4)已知:Ksp(MgF2)=6.4×10﹣10,若使溶液中的Mg2+沉淀完全,需维持c(F﹣)不低于mol/L=8×10﹣3 molL﹣1;故答案为:8×10﹣3 molL﹣1;
(5)“碳化结晶”时,发生反应的离子方程式为:Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O,故答案为:Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O;
(6)硫酸锰溶液经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到硫酸锰的水合物,故答案为:蒸发浓缩、冷却结晶;
(7)用惰性电极电解MnSO4溶液可制备MnO2,电解过程中阳极发生氧化反应,元素化合价升高,故为硫酸锰失去电子生成二氧化锰,电极反应式为Mn2++2H2O﹣2e﹣=MnO2+4H+,故答案为:Mn2++2H2O﹣2e﹣=MnO2+4H+。
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【题目】某烷烃在氧气中完全燃烧,生成物先通过浓硫酸,再通过碱石灰,如果生成物完全全被二者吸收,浓硫酸增重27g,碱石灰增重44g。该有机物的化学式为
A.CH4B.C2H6C.C3H8D.C4H10
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【题目】2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)反应过程中的能量变化如图所示(图中E1表示无催化剂时正反应的活化能,E2表示无催化剂时逆反应的活化能)。下列有关叙述不正确的是
A. 该反应的逆反应为吸热反应,升高温度可提高活化分子的百分数
B. 500℃、101kPa下,将1molSO2(g)和0.5molO2(g)置于密闭容器中充分反应生成SO3(g)放热akJ,其热化学方程式为2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-2a kJ·mol-l
C. 该反应中,反应物的总键能小于生成物的总键能
D. ΔH=E1-E2,使用催化剂改变活化能,但不改变反应热
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【题目】某温度时,在一个2L的密闭容器中,X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示.根据图中数据填空:
(1)该反应的化学方程式为___________________________。
(2)反应开始至2min,以气体Z表示的平均反应速率为______________。
(3)平衡时X的转化率为_____________ 。
(4)若X、Y、Z均为气体,2min后反应达到平衡,反应达平衡时:①此时体系内压强与开始时压强之比为________________;②达平衡时,容器内混合气体的平均相对分子质量比起始投料时____________________(填“增大”“减小”或“相等”)。
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【题目】一定温度下,在固定容积、体积为2 L的密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2发生反应,当反应进行到10 s末时反应达到平衡,此时容器中c(NH3)=0.1mol·L-1。下列有关判断错误的是
A.反应达平衡时N2的转化率为10%
B.反应进行到10 s末时,H2的平均反应速率是0.03 mol·(L·s)-1
C.该反应达到平衡时,N2的平衡浓度为0.45 mol/L
D.该反应达到平衡时的压强是起始时压强的0.95倍
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【题目】环丙叉环丙烷(n)由于其特殊的结构,一直受到结构和理论化学家的关注。它有如下转化关系,下列说法正确的是( )
A. n的所有原子都在一个平面内B. 反应②是消去反应
C. n与互为同分异构体D. m的同分异构体中属于芳香族化合物的共有四种
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【题目】在杠杆的两端分别挂着质量相同的铝球和铁球,此时杠杆平衡。然后将两球分别浸没在溶液质量相等的稀烧碱溶液和硫酸铜溶液中一段时间,如图所示,下列说法正确的是( )
A. 铝球表面有气泡产生,溶液中有白色沉淀生成;杠杆不平衡
B. 铝球表面有气泡产生,溶液澄清;铁球表面有红色物质析出;溶液蓝色变浅,杠杆右边下沉
C. 反应后去掉两烧杯,杠杆仍平衡
D. 右边球上出现红色,左边溶液的碱性增强
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【题目】自然界中的许多植物中含有醛,其中有些具有特殊香味,可作为植物香料使用,例如桂皮含肉桂醛(CH=CH-CHO),杏仁含苯甲醛(CHO)。下列说法错误的是
A. 肉桂醛,苯甲醛都能发生加成反应、取代反应和聚合反应
B. 可用新制氢氧化铜悬浊液检验肉桂醛分子中的含氧官能团
C. 肉桂醛和苯甲醛互为同系物
D. 苯甲醛分子中所有原子可能位于同一平面内
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