【题目】高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料,工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备,工艺如下图所示。回答下列问题:
相关金属离子[c0(Mn+)=0.1 mol·L1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:
金属离子 | Mn2+ | Fe2+ | Fe3+ | Al3+ | Mg2+ | Zn2+ | Ni2+ |
开始沉淀的pH | 8.1 | 6.3 | 1.5 | 3.4 | 8.9 | 6.2 | 6.9 |
沉淀完全的pH | 10.1 | 8.3 | 2.8 | 4.7 | 10.9 | 8.2 | 8.9 |
(1)“滤渣1”含有S和__________________________;写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式____________________________________________________。
(2)“氧化”中添加适量的MnO2的作用是将________________________。
(3)“调pH”除铁和铝,溶液的pH范围应调节为_______~6之间。
(4)“除杂1”的目的是除去Zn2+和Ni2+,“滤渣3”的主要成分是______________。
(5)“除杂2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2+。若溶液酸度过高,Mg2+沉淀不完全,原因是_____________________________________________________________________。
(6)写出“沉锰”的离子方程式___________________________________________________。
(7)层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料,其化学式为LiNixCoyMn
【答案】SiO2(不溶性硅酸盐) MnO2+MnS+2H2SO4=2MnSO4+S+2H2O 将Fe2+氧化为Fe3+ 4.7 NiS和ZnS F与H+结合形成弱电解质HF,MgF2Mg2++2F平衡向右移动 Mn2++2=MnCO3↓+CO2↑+H2O
【解析】
(1)Si元素以SiO2或不溶性硅盐存在,SiO2与硫酸不反应,所以滤渣I中除了S还有SiO2;在硫酸的溶浸过程中,二氧化锰和硫化锰发生了氧化还原反应,二氧化锰作氧化剂,硫化锰作还原剂,方程式为:MnO2+MnS+2H2SO4=2MnSO4+S+2H2O;
(2)二氧化锰作为氧化剂,使得MnS反应完全,且将溶液中Fe2+氧化为Fe3+;
(3)由表中数据知pH在4.7时,Fe3+和Al3+沉淀完全,所以应该控制pH在4.7~6之间;
(4)根据题干信息,加入Na2S除杂为了除去锌离子和镍离子,所以滤渣3是生成的沉淀ZnS和NiS;
(5)由HF H++F-知,酸度过大,F-浓度减低,使得MgF2Mg2++2F-平衡向沉淀溶解方向移动,Mg2+沉淀不完全;
(6)根据题干信息沉锰的过程是生成了MnCO3沉淀,所以反应离子方程式为:Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O;
(7)根据化合物中各元素化合价代数和为0的规律得:1+2x+3y+4z=6,已知,x=y=1/3,带入计算得:z=1/3
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【题目】辣椒的味道主要源自于所含的辣椒素,具有消炎、镇痛、麻醉和戒毒等功效,特别是其镇痛作用与吗啡相若且比吗啡更持久。辣椒素(F)的结构简式为,其合成路线如下:
已知:R-OHR-Br R-Br+R’-Na R’-R+NaBr
回答下列问题:
(1)辣椒素的分子式为___________,A所含官能团的名称是___________,D的最简单同系物的名称是___________;
(2)A→B的反应类型为___________,写出C→D的化学方程式___________;
(3)写出同时符合下列三个条件的D的同分异构体的结构简式:___________;
①能使溴的四氯化碳溶液褪色
②能发生水解反应,产物之一为乙酸
③核磁共振氢谱为三组峰,且峰面积比为3︰2︰1
(4)4-戊烯酸(CH2=CHCH2CH2COOH)可用作农药、医药中间体。参照以上合成路线,设计由CH2=CHCH2OH为起始原料制备4-戊烯酸的合成路线___________。
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【题目】在一定条件下,可逆反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0。达到平衡,当单独改变下列条件后,有关叙述错误的是
A. 加催化剂v正、v逆都发生变化,而且变化的倍数相等
B. 加压v正、v逆都增大,且v正增大的倍数大于v逆增大的倍数
C. 降温,v正、v逆都减小,且v正减小的倍数小于v逆减小的倍数
D. 加入氩气,v正、v逆都增大且v正增大的倍数大于v逆增大的倍数
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【题目】实验室用碳酸钠晶体配制0.500 mol/L的Na2CO3溶液100mL,回答下列问题:
(1)所需主要仪器为:药匙、托盘天平、烧杯、胶头滴管、__________、_______.
(2)本实验须称量碳酸钠晶体(Na2CO310H2O)________g。
(3)①如果定容时仰视会导致溶液浓度__________(填“偏高”、“偏低”或“无影响” 下同);
②容量瓶未经干燥就用来配制该溶液,会导致溶液浓度_______________;
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【题目】用如图装置进行实验,将液体A逐滴加入到固体B中,下列叙述正确的是
A. 若A为浓H2SO4,B为Na2SO3,C中盛有Na2SiO3溶液,C中溶液出现白色沉淀,证明非金属性S>Si
B. 若A为浓盐酸,B为MnO2,C中盛有KI淀粉溶液,C中溶液变蓝色
C. 若A为浓氨水,B为生石灰,C中盛有AlCl3溶液,C中先产生白色沉淀后沉淀又溶解
D. 若A为H2O2,B为MnO2,C中盛有Na2S溶液,C中溶液变浑浊
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【题目】实验室中需用44.8 L(标准状态)CO2 ,现用含CaCO3 90%石灰石与足量的盐酸反应,问:
(1)至少需要这种石灰石多少克______?
(2)生成CaCl2物质的量是多少______?
(3)反应消耗5mol/L的盐酸多少毫升______?
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【题目】实验室制备溴苯的反应装置如下图所示,关于实验操作或叙述错误的是
A. 向圆底烧瓶中滴加苯和溴的混合液前需先打开K
B. 实验中装置b中的液体逐渐变为浅红色
C. 装置c中的碳酸钠溶液的作用是吸收溴化氢
D. 反应后的混合液经稀碱溶液洗涤、结晶,得到溴苯
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【题目】硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2·xH2O]是一种重要铁盐。为充分利用资源,变废为宝,在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵,具体流程如下:
回答下列问题:
(1)步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污,方法是_________________。
(2)步骤②需要加热的目的是_________________,温度保持80~95 ℃,采用的合适加热方式是_________________。铁屑中含有少量硫化物,反应产生的气体需要净化处理,合适的装置为_________________(填标号)。
(3)步骤③中选用足量的H2O2,理由是_________________。分批加入H2O2,同时为了_________________,溶液要保持pH小于0.5。
(4)步骤⑤的具体实验操作有______________,经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。
(5)采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数,将样品加热到150 ℃时,失掉1.5个结晶水,失重5.6%。硫酸铁铵晶体的化学式为______________。
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【题目】下列有关金属及其化合物的不合理的是( )
A. 将废铁屑加入溶液中,可用于除去工业废气中的
B. 铝中添加适量钾,制得低密度、高强度的铝合金,可用于航空工业
C. 盐碱地(含较多等)不利于作物生长,可施加熟石灰进行改良
D. 无水呈蓝色,吸水会变为粉红色,可用于判断变色硅胶是否吸水
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