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(16分)工业上可用软锰矿(主要成分是MnO2)和黄铁矿(主要成分是FeS2)为主要原料制备高性能磁性材料碳酸锰(MnCO3)。其工业流程如下:

回答下列问题:
(1)为了提高溶浸工序中原料的浸出率,可以采取的措施有(写一条)          
(2)除铁工序中,在加入石灰调节溶液的pH前,加入适量的软锰矿,其作用是:
                                                                                         
(3)净化工序的目的是除去溶液中的Cu2+、Ca2+等杂质。若测得滤液中c(F-)="0.01" mol?L-1,滤液中残留的c(Ca2+)=              〔已知:Ksp(CaF2)=1.46×10-10〕,
(4)沉锰工序中,298K、c(Mn2+)为1.05 mol?L-1时,实验测得MnCO3的产率与溶液pH、反应时间的关系如图所示。根据图中信息得出的结论是                                            

(5)沉锰工序中有CO2生成,则生成MnCO3的离子方程式是                                       
(6)从沉锰工序中得到纯净MnCO3的操作方法是                                               
副产品A的化学式是                

32.(16分) (1)搅拌、适当升高温度、研磨矿石、适当提高稀硫酸的浓度(答一条,2分)
(2)使残余的Fe2+转化为Fe3+(2分)
(3)1.46×10-6 mol?L-1 (2分)
(4)pH等于7.0时反应速率最快,且MnCO3的产率最高(2分)
(5)Mn2++2HCO3=  MnCO3↓+CO2↑+H2O(3分)
(6)过滤、洗涤、干燥。(3分)     (NH4)2SO4(2分)

解析试题分析: (1)提高浸取率的措施可以是搅拌、适当升高温度、研磨矿石、适当增大酸的浓度等,任选一条。
(2)主要成分是FeS2 的黄铁矿在酸浸过程中产生亚铁离子,因此流程第二步除铁环节的铁应该转化铁离子才能更好除去,所以需要加入氧化剂软锰矿把Fe2+氧化为Fe3+,在加入石灰调节pH值使Fe3+完全沉淀。
(3)由于流程第二步加入了石灰引入了Ca2+ 杂质,因此除去溶液中的Cu2+、Ca2+等杂质可分别使用(NH4)2S和NH4F,生成CuS、CaF沉淀除去。根据已知氟化钙的溶度积和c(F-),可求c(Ca2+)= Ksp(CaF2)/ c2(F-)=1.46×10-6 mol?L-1
(4)从沉锰的图像可以看出,在已给的几个pH值条件下,pH越大得到的MnCO3的产率越高,且需要的时间越短,且在pH=7时,有更好的效果,因此结论是pH等于7.0时反应速率最快,且MnCO3的产率最高。
(5)沉锰工序的溶液中有Mn2+,加入碳酸氢铵,Mn2+会与HCO3-电离产生的CO32-结合成难溶的沉淀MnCO3 ,从而促进HCO3-进一步电离产生H+,一部分HCO3-又与电离得到的H+反应生成气体CO2,因此整个反应可以表达成Mn2++2HCO3=  MnCO3↓+CO2↑+H2O。
(6)从沉锰工序中得到纯净MnCO3,只需将沉淀析出的MnCO3 过滤、洗涤、干燥即可。得到的滤液中还有大量的铵根离子和硫酸根离子没有反应,因此可以制的副产品  (NH4)2SO4
考点:本题考查的是化学工艺流程题。

练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:填空题

铬及其化合物在现代工业上的应用广泛,可用于电镀,鞣制羊毛,皮革;铬还用于照相材料,胶版印刷及化工触媒剂等。但化工废料铬渣对人体健康有很大危害。
Ⅰ:某工厂对制革工业污泥中Cr(III)回收与再利用工艺如下(硫酸浸取液中金属离子主要是Cr3+,其次是Fe3、Al3+、Ca2+、Mg2+):

部分阳离子常温下以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:

阳离子
Fe3+
Fe2+
Mg2+
Al3+
Cu2+
Cr3+
开始沉淀时的pH
1.9
7.0
——
——
4.7
——
沉淀完全时的pH
3.2
9.0
11.1
8
6.7
9 (>9溶解)
 
(1)实验室用18.4 mol·L-1的浓硫酸配制250 mL 4.8 mol·L-1的硫酸溶液,所用的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒和吸量管(一种能精确量取一定体积液体的仪器)外,还需                     
(2)酸浸时,为了提高浸取率可采取的措施是                 (至少答一点)。
(3)调节溶液的pH=8是为了除去             离子。钠离子交换树脂的原理为:
Mn+nNaR→MRn+nNa,被交换的的杂质离子是             
(4)Cr(OH)3在溶液中存在以下沉淀溶解平衡:Cr(OH)3(s) Cr3+(aq)+3OH(aq)
常温下,Cr(OH)的溶度积Ksp= c(Cr3+)? c3(OH)=1032,要使c(Cr3+)降至105mol/L,溶液的pH应调至         
(5)还原过程发生以下反应(请配平):    Na2Cr2O7     SO2         
=     Cr(OH) (H2O)5SO4    Na2SO4
Ⅱ:工业废水中常含有一定量的Cr2O72和CrO42,它们会对人类及生态系统产生很大损害,必须进行处理。
其中一种处理方法为电解法:该法用Fe做电极,电解含Cr2O72的酸性废水,随着电解进行,阴极附近溶液pH升高,产生Cr(OH)3沉淀。用Fe做电极的原因为
                                                                         
在阴极附近溶液pH升高的原因是(用电极反应解释)                         

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

(15分)Ⅰ.某实验小组把CO2通入饱和Na2CO3溶液制取NaHCO3,装置如图所示(气密性已检验,部分夹持装置略):

(1)请结合化学平衡移动原理解释B中溶液的作用                      
(2)当D中有大量白色固体析出时,停止实验,将固体过滤、洗涤,取一定量配成样液,并加入BaCl2溶液,出现白色沉淀并有气体产生,其离子方程是                                     
Ⅱ.某课外活动小组欲利用氨气与CuO反应,研究氨气的性质并测其组成,设计了如下实验(夹持装置未画出)进行实验。请回答下列问题:

(1)仪器b中可选择的试剂为(任意填一种)_____________。
(2)实验中,装置C中黑色CuO粉末全部转化为红色固体(已知Cu2O也为红色固体),量气管中有无色无味的气体。实验前称取黑色CuO 80g,实验后得到红色固体质量为68g。则红色固体成分的化学式为_______________。
(3)F中读取气体体积前,应向上或向下移动右管,使得左右两边液面相平,若无此操作,而F中左边液面低于右边液面,会导致读取的气体体积________ (填“偏大”或“偏小”或“无影响”)。
(4)要想测得氨气分子中氮、氢原子个数比,实验中应至少测量或读取哪些数据________(填序号)。
a.B装置实验前后质量差mg;     b.F装置实验前后液面差VL
c.D装置实验前后质量差mg;     d.E装置实验前后质量差mg;
(5)E装置中浓硫酸的作用是__________________________________________。

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

(15分)氢化钙固体是登山运动员野外常用的能源提供剂。某化学兴趣小组拟选用如下装置制备氢化钙。已知:氢化钙在一定条件下与氧气反应生成的产物不只一种。

请回答下列问题:
(1)请选择必要的装置,按气流方向连接顺序为______________(填仪器接口的字母编号)。
(2)根据完整的实验装置进行实验,实验步骤如下:检查装置气密性后,装入药品;打开分液漏斗
活塞;______________(请按正确的顺序填入下列步骤的标号)。

A.加热反应一段时间B.收集气体并检验其纯度
C.关闭分液漏斗活塞D.停止加热,充分冷却
(3)实验结束后,某同学取少量产物,小心加入水中,观察到有气泡冒出,溶液中加入酚酞后显红色。该同学据此判断,上述实验确有CaH2生成。
① 写出CaH2与水反应的化学方程式___________________________;
② 该同学的判断是否准确,原因是______________________________。
(4)请你设计一个实验,用化学方法区分钙与氢化钙,写出实验简要步骤及观察到的现象_____。
(5)登山运动员常用氢化钙作为能源提供剂,与氢气相比,其优点是____________________。

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

工业上以黄铜矿(主要成分是CuFeS2,杂质不溶于水和酸)为原料,制备蓝色晶体G,其化学式为[Cu(NH3)4]SO4·H2O,涉及流程如下:

已知25℃时,几种金属氢氧化物的溶度积常数和完全沉淀的pH范围如下表:

(1)黄铜矿在空气中焙烧能生成铁和铜的低价硫化物,写出其反应的化学方程式                   
(2)试剂X的化学式为               ,双氧水的作用是           
(3)常温下,0.1 mol/L试剂Y的pH=11,则该温度下,试剂Y的电离常数为                ,用pH试纸测该溶液pH值的方法是                           
(4)在溶液N中加入乙醇的目的是                                               

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

(16分)实验室模拟合成氨和氨催化氧化的流程如下:

(1)已知实验室可用饱和亚硝酸钠(NaNO2)溶液与饱和氯化铵溶液经加热后反应制取氮气,该反应中只有氮元素发生变价,写出该反应的化学方程式            。从下图中选择制取氮气的合适装置      

(2)氮气和氢气通过甲装置,甲装置的作用除了将气体混合外,还有                               

(3)用乙装置吸收一段时间氨后,再通入空气,同时将经加热的铂丝插入乙装置的锥形瓶内,能使铂丝保持红热的原因是:                        ,锥形瓶中还可观察到的现象是:                     
(4)反应结束后锥形瓶内的溶液中含有H+、OH-              离子。

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

下面是中学化学中常用玻璃仪器组成的实验装置图(根据需要可在其中加入液体或固体)。请回答下列问题:

(1)能用作干燥氨气的装置有________(填字母)。
(2)既能用于收集氯气又能用于收集一氧化氮气体的装置有________(填字母)。
(3)在氯气和铁反应的实验中,能添加在制氯气和反应装置之间以除去氯气中氯化氢等杂质气体的装置有________(填字母)。
(4)能用于乙烯与溴水反应制二溴乙烷的实验装置有________(填字母)。
(5)若用C装置作二氧化硫与烧杯中氢氧化钠溶液反应的实验,则其中广口瓶的作用是________________________________________________________________________。
(6)为比较Fe3和Cu2对H2O2分解的催化效果,某同学设计了如图所示的实验。

①可通过观察__________________的现象来定性比较得出结论。
②有同学提出将CuSO4改为CuCl2更为合理,其理由是____________________,你认为还可以作何改进?___________________。

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

(18分)某化学兴趣小组的同学利用下图所示实验装置进行实验。(图中a、b、c表示止水夹)。

请按要求填空:
(1)利用B装置可制取的气体有             (至少填2种),写出实验室里利用A装置制取氯气的离子方程式                               
(2)只用A、C、E相连后的装置用于制取Cl2并进行相关的性质实验。若在丙中加入适量水,即可制得氯水。将所得氯水分成两份,进行Ⅰ、Ⅱ两个实验,实验操作、现象结论如下:

实验序号
实验操作
现 象
结 论

将氯水滴入品红溶液
溶液褪色
氯气与水反应的产物有漂白性

氯水中加入 NaHCO3粉末
有无色气泡产生
氯气与水反应的产物具有较强的酸性
 
①请评价实验Ⅰ、Ⅱ的结论是否合理?若不合理,请说明理由。 (任选1个实验进行评价。)   
实验序号
结论
理由

 
 

 
 
 
②若要利用上述A、C装置设计一个简单的实验,验证Cl2和I2的氧化性强弱,可以在甲、乙、丙中分别装入浓盐酸、MnO2、淀粉碘化钾溶液,根据丙中产生的现象是                        ,则可证明Cl2的氧化性强于I2
(3)B、D、E装置相连后,在B中盛装足量浓硝酸和铜片(放在有孔塑料板上),可制得NO2并进行有关实验。
①B中发生反应的化学方程式                             
② 欲用D装置验证NO2与水的反应,其操作步骤:先关闭止水夹        (填写a、b或c),再打开止水夹       (填写a、b或c),若要使D烧杯中的水进入试管丁的操作是:通过              试管丁,使试管丁的NO2气体逸出,NO2与水接触后即可引发烧杯中的水倒流进入试管丁。

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

氧化二氯是黄棕色具有强烈刺激性的气体。它的熔点-116℃,沸点3.8℃.氧化二氯不稳定,接触一般有机物易爆炸;它易溶于水(1∶100)同时反应生成次氯酸溶液。制取少量氧化二氯,是用干燥的氧化汞与氯气反应(还生成HgO·HgCl2)。装置如图,仅铁架台和夹持仪器已略去。
 
部分物质的有关物理数据如下:

化学式
 
熔点(单位:℃)
 
沸点(单位:℃)
 
N2
 
-209.86
 
-195.8
 
O2
 
-218.4
 
-183
 
CO2
 
-57
 
/
 
NH3
 
-77.3
 
-33.35
 
Cl2
 
-101
 
-34.6
 
 
试回答:
(1)A中深色固体与无色液体制备气体的离子方程式:                                 
(2)B中盛有液体c是饱和            ,C中的液体d是浓硫酸。?
(3)氧化二氯制备出之后,要冷却为固态才便于操作和贮存,则E中的保温瓶中盛有致冷剂,它应是
                 (在干冰、冰水、液态空气、液氨中选择)。在E的内管得到的Cl2O中可能含有的主要杂质是反应物中过量的          
(4)装置D、E间的连接方式与A、B、C间的连接方式有明显的区别,这区别是D、E中无      管、塞,用这些不同的连接方式的主要理由是氧化二氯接触有机物而        

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