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(9分)某种碳酸锰矿的主要成分有MnCO3、MnO2、FeCO3、MgO、SiO2、Al2O3等。已知碳酸锰难溶于水。一种运用阴离子膜电解法的新技术可用于从碳酸锰矿中提取金属锰,流程如下:

阴离子膜法电解装置如下图所示:

(1)写出用稀硫酸溶解碳酸锰反应的离子方程式:                                    
(2)已知Ksp (Fe(OH)3) =" 4" ´10–38,假设溶液中Fe3+离子浓度为0.1 mol·L–1,则开始生成Fe(OH)3沉淀的pH是_________,沉淀完全的pH是_________。(可能用到的数据:lg= -0.1  lg=0.2)
(3)已知不同金属离子生成氢氧化物沉淀所需的pH如下表:

离子
Fe3+
A13+
Fe2+
Mn2+
Mg2+
开始沉淀的pH
1.2
3.7
7.0
7.8
9.3
沉淀完全的pH
3.7
4.7
9.6
9.8
10.8
 
加氨水调节溶液的pH等于6,则“滤渣(待处理)”的成分是           (写化学式),滤液中含有的阳离子有H+          (写符号)。
(4)在浸出液里锰元素只以Mn2+的形式存在,且滤渣A中也无MnO2,请用离子方程式解释原因:                                                                              
(5)电解装置中箭头表示溶液中阴离子移动的方向,则A电极是直流电源的     极。实际生产中,阳极以稀硫酸为电解液,阳极的电极反应式为                                     
(6)该工艺之所以采用阴离子交换膜,是为了防止Mn2+进入阳极区发生副反应生成MnO2造成资源浪费,写出该副反应的电极反应式:                                             

(9分)
(1)MnCO3+2H+=Mn2++CO2↑+H2O
(2)1.9    3.2
(3)Al(OH)3、Fe(OH)3        Mn2+、Mg2+、NH4+
(4)MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O
(5)负极    4OH--4e-=O2↑+2H2O
(6)Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+

解析试题分析:(1)硫酸为可溶性强电解质可拆,碳酸锰难溶于水,不可拆,所以反应的离子方程式:MnCO3+2H+=Mn2++CO2↑+H2O
(2)由Ksp (Fe(OH)3) =" 4" ´10–38=c(Fe3+)c3(OH-)可知:c3(OH-)="4" ´10–37,又因为c(H+)="Kw/" c3(OH-),pH="-" lg c(H+)。所以开始生成Fe(OH)3沉淀的pH是1.9。残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5 mol?L-1时就认为沉淀完全,同理可得沉淀完全的pH是3.2
(3)加氨水调节溶液的pH等于6,Fe3+ A13+沉淀完全,则“滤渣(待处理)”的成分是Al(OH)3、Fe(OH)3,Fe2+被双氧水完全氧化成Fe3+,滤液中含有的阳离子有H+、Mn2+、Mg2+
(4)MnO2在酸性条件下被Fe2+还原成了Mn2+,所以在浸出液里锰元素只以Mn2+的形式存在,用离子方程式解释原因为MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O
(5)电解过程中溶液中阴离子向阳极移动,所以电解池中左边为阴极,与电池的负极相连,右边为阳极,与电池的正极相连。阳极失电子,阳极为惰性电极时,溶液的阴离子失电子。S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-,所以阳极的电极反应式为4OH--4e-=O2↑+2H2O。
(6)Mn2+进入阳极区会失电子生成MnO2所以该副反应的电极反应式为Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+
考点:原电池和电解池原理

练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:填空题

(1)有下列物质 ①Cu;②液态SO2;③CH3COOH;④NaHCO3;⑤H2O;⑥熔融NaCl;⑦BaSO4 属于弱电解质的是             (填序号)
(2)常温下,0.1 mol·L-1NaHCO3溶液的pH大于8,则溶液中Na、HCO3、CO32―、OH四种微粒的浓度由大到小的顺序为:           。NaHCO3水解的离子方程式             
(3)常温下,将某一元酸HA和NaOH溶液等体积混合,两种溶液的浓度和混合后所得溶液的pH如下表:

实验编号
HA物质的量浓度(mol·L-1)
NaOH物质的量浓度(mol·L-1)
混合溶液
的pH
a
0.1
0.1
pH=9
b
c
0.2
pH=7
 
请回答:
①从a组情况分析, HA是强酸还是弱酸                                  
②b组情况表明,c      0.2 (选填“大于”、“小于”或 “等于”)。混合溶液中离子浓度c(A)_______ c(Na)。(选填“大于”、“小于”或 “等于”)
③a组实验所得混合溶液中由水电离出的c(OH)=              mol·L-1

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

工业上设计将VOSO4中的K2SO4、SiO2杂质除去并回收得到V2O5的流程如下:

请回答下列问题:
(1)步骤①所得废渣的成分是           (写化学式),操作I的名称            
(2)步骤②、③的变化过程可简化为(下式R表示VO2+,HA表示有机萃取剂):
R2(SO4)n (水层)+ 2nHA(有机层)2RAn(有机层) + nH2SO (水层) 
②中萃取时必须加入适量碱,其原因是              。③中X试剂为                   
(3)⑤的离子方程式为                                               
(4)25℃时,取样进行试验分析,得到钒沉淀率和溶液pH之间关系如下表:

pH
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
2.0
2.1
钒沉淀率%
88.1
94.8
96.5
98.0
98.8
98.8
96.4
93.1
89.3
结合上表,在实际生产中,⑤中加入氨水,调节溶液的最佳pH为        
若钒沉淀率为93.1%时不产生Fe(OH)3沉淀,则溶液中c(Fe3+)<             
【已知:25℃时,Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39
(5)该工艺流程中,可以循环利用的物质有            和       

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

(1)①pH= a的CH3COOH溶液稀释100倍后所得溶液pH   a +2(填“>”或“<”)
②0.01mol/LCH3COOH溶液的pH     2(填“>”或“<”);
③0.1mol/LCH3COONa溶液的pH     7(填“>”或“<”);
(2)某固体是由Na2CO3、NaOH、MgCl2、AlCl3、BaCl2、Fe2(SO4)3和(NH4)2SO4中的两种混合而成。取该固体溶于水得到无色澄清溶液,向该溶液中加入稀硫酸,有白色沉淀生成,继续加入稀硫酸,沉淀又完全消失,且整个过程中无气体产生。则 原固体中含有物质有                            。(写化学式)

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

结合下表回答下列问题:

物   质
Fe(OH)2
Cu(OH)2
Fe(OH)3
溶度积/25℃
8.0×10-16
2.2×10-20
4.0×10-38
完全沉淀时的pH范围
≥9.6
≥6.4
3~4
(1)CuCl2溶液中含有少量的FeCl2和FeCl3,为得到纯净的CuCl2?2H2O晶体,可先加入适量氯水,发生的离子反应为:_________________________________;再加入_______________________,调至pH=4,此时溶液中的c(Fe3)=__________。过滤后,将所得滤液低温蒸发、浓缩结晶,可得到CuCl2?2H2O晶体。
(2)在空气中直接加热CuCl2?2H2O晶体得不到纯的无水CuCl2,由CuCl2?2H2O晶体得到纯的无水CuCl2的合理方法是___________________________________________。

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

已知MOH为一元弱碱,25℃时,电离常数Kb= 1×10- 6mol·L-1
(1)25℃时,将0.2 mol·L-1 HCl溶液与0.2 mol·L-1 MOH溶液等体积混合(忽略混合后溶液体积的变化),测得混合溶液的pH=6,此时混合溶液中由水电离出的c(H)=Amol·L-1,若0.2 mol/L HCl溶液中由水电离出的c(H)=Bmol·L-1,则:
①比较A        B。(填“>”、“<”或“=”)
②根据电荷守恒,计算混合溶液中c(Cl)-c(M)=______ mol·L-1。 (精确计算,填具体数字)  
(2)25℃时,0.01 mol·L-1MOH溶液的 pH=10,将其与等体积 pH = 4的盐酸溶液混合,则混合溶液的pH       7(填“>”、“<”或“=”),试求此时溶液中M Cl的水解平衡常数Kh=      mol/L

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

常温下,将a mL 三种一元酸分别和NaOH溶液等体积混合,实验数据如下:

组别
c(一元酸)
c(NaOH) /mol/L
混合溶液的pH

c(HX)=0.1 mol/L
0.1
pH = x

c(HY)=0.1mol/L
0.1
pH = 7

c(HZ)=0.1 mol/L
0.1
pH = 9
 
(1)上述三种酸中一定属于强酸的是___________;
(2)丙组实验发生反应的离子方程式为                                     ,所得溶液中由水电离出的c(OH) =                 mol/L;
(3)甲组中x的值_____7(填>、<、=);
(4)部分实验反应过程中的pH变化曲线如下图:

①表示乙组实验的pH变化曲线是________________
②上图中表示溶液呈中性的点为_________,表示溶液恰好完全反应的点是_______
③E点对应离子浓度由大到小的顺序为              

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

甲、乙两同学拟用实验确定某酸HA是弱电解质。他们的方案分别是:
甲:①称取一定质量的HA配制0.1 mol/L的溶液100 mL;
②用pH试纸测出该溶液的pH,即可证明HA是弱电解质。
乙:①用已知物质的量浓度的HA溶液、盐酸,分别配制pH=1的两种酸溶液各100 mL;
②分别取这两种溶液各10 mL,加水稀释为100 mL;
③各取相同体积的两种稀释液装入两个试管,同时加入纯度相同的锌粒,观察现象,即可证明HA是弱电解质。
(1)在两个方案的第①步中,都要用到的定量仪器是                 。
(2)甲方案中,说明HA是弱电质的理由是测得溶液的pH    1(选填“>”、“<”或“=”)。简要说明pH试纸的使用方法:                                                         
(3)乙方案中,说明HA是弱电解质的现象是                                
                                       
(4)请你再提出一个合理而比较容易进行的方案(药品可任取),并作简明扼要表述:                        。

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科目:高中化学 来源: 题型:计算题

有pH为13的Ba(OH)2、NaOH的混合溶液100 mL,从中取出25 mL用0.025 mol/L H2SO4滴定,当滴至沉淀不再增加时,所消耗的酸的体积是滴定至终点所耗酸体积的一半。求:原混合溶液中Ba(OH)2的物质的量浓度

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同步练习册答案