【題目】【化學(xué)選修2 -化學(xué)與技未】
I.某含錳礦物的主要成分有MnCO3、MnO2、FeCO3、SiO2 、A12O3等。已知FeCO3、MnCO3難溶于水。一種運用陰離子膜電解法的新技術(shù)可用于從碳酸錳礦中提取金屬錳,主要物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系如下:
(1)設(shè)備Ⅰ中反應(yīng)后,濾液1里錳元素只以Mn2+的形式存在,且濾渣1中也無MnO2。 濾渣1的主要成分是 (填化學(xué)式)。
(2)設(shè)備1中發(fā)生氧化還原反應(yīng)的離子方程式是 。
(3)設(shè)備2中加足量雙氧水的作用是 。設(shè)計實驗方案檢驗濾液2中是否存在Fe2+: 。
(4)設(shè)備4中加入過量氫氧化鈉溶液,沉淀部分溶解,用化學(xué)平衡移動原理解釋原因: 。
(5)設(shè)備3中用陰離子膜法提取金屬錳的電解裝置如圖:
①電解裝置中箭頭表示溶液中陰離子移動的方向;則A電極是直流電源的 極。實際生產(chǎn)中,陽極以稀硫酸為電解液,陽極的電極反應(yīng)式為__ ___。
②該工藝之所以采用陰離子交換膜,是為了防止Mn2+ 進入陽極區(qū)發(fā)生副反應(yīng)生成MnO2造成資源浪費,寫出該副反應(yīng)的電極反應(yīng)式 。
II.冰銅礦的主要成分是Cu2S、FeS,含有少許Al2O3和SiO2雜質(zhì)。由冰銅礦冶煉金屬銅的流程如下:
已知各離子沉淀的范圍如下表
離子 | Fe3+ | Fe2 + | Cu2+ |
開始沉淀pH | 1.9 | 7.0 | 6.7 |
沉淀完全pH | 3.4 | 9.0 | 10.0 |
請回答下列問題:
(1)將冰銅礦粉碎的目的是提高浸出率,另外一種提高浸出率的措施是 。
(2)溶液1的成分是 ,若向其中通入足量的CO2可以析出的沉淀是 ,此時溶液中的溶質(zhì)將變成 。
(3)沉淀1加入H2O2和稀H2SO4后,溶液中陰離子只有SO42-,金屬陽離子有Cu2+ 和F3+,則該過程的離子方程式為: 。
(4)溶液2調(diào)節(jié)的pH范圍為 。
(5)對紅褐色沉淀進行洗滌并干燥處理,可以得到純凈的Fe(OH)3,可用于制備紅色顏料Fe2O3。檢驗紅褐色沉淀是否洗凈的方法是 。
(6)用惰性電極對溶液3進行電解,電解CuSO4溶液的化學(xué)方程式為: ;當(dāng)兩極共產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下44.8 L氣體且陰陽兩極產(chǎn)生的氣體體積之比為1: 1時,則析出的銅的質(zhì)量為 。
【答案】Ⅰ.(1)SiO2 ;(2)2Fe2+ + MnO2+4H+ === 2Fe3++Mn2++2H2O 或2FeCO3+MnO2+8H+ === 2Fe3++Mn2++CO2↑+4H2O;(3)將Fe2+完全氧化為Fe3+; 取濾液2于試管中,加入鐵氰化鉀溶液,如果有藍色沉淀產(chǎn)生,則有Fe2+,否則沒有Fe2+。(4)濾渣2中存在Al(OH)3,存在電離平衡: Al3+ + 3OH-Al(OH)3AlO2- + H+ + H2O ,加入NaOH溶液,H+被中和,濃度減低, Al(OH)3不斷溶解;(5)①負極;4OH--4e- ===2H2O+O2↑或者2H2O-4e-=O2↑+4H+ ;② Mn2++2H2O-2e- === MnO2+4H+ ;Ⅱ.(1)升高溫度或者增大浸取劑濃度等;(2)NaAlO2、Na2SiO3、NaOH;H2SiO3、Al(OH)3;NaHCO3;(3)2H+ + Cu2S + 5H2O2 === 2Cu2+ + SO42- + 6H2O;2H+ + 2FeS + 9H2O2 === 2Fe3+ + 2SO42- + 10H2O;(4)3.4≤pH<6.7;(5)取最后一次洗滌液于試管中,滴加BaCl2溶液,若不產(chǎn)生白色沉淀,則沉淀已經(jīng)洗凈;(6)2CuSO4 + 2H2O 2Cu+ O2↑+ 2H2SO4;64g。
【解析】
試題分析:I.設(shè)備1中加入硫酸,MnCO3、FeCO3、Al2O3都與硫酸反應(yīng)反應(yīng),因為濾液中錳以+2價存在,說明MnO2發(fā)生氧化反應(yīng),MnO2在酸性條件下Fe2+氧化成Fe3+,SiO2屬于酸性氧化物,不與硫酸反應(yīng),因此濾渣為SiO2;(2)根據(jù)(1)的分析,MnO2中+4價錳具有氧化性,F(xiàn)e2+具有還原性,兩者發(fā)生氧化還原反應(yīng),因此離子反應(yīng)方程式為:2Fe2++MnO2+4H+=2Fe3++Mn2++2H2O;(3)利用雙氧水的強氧化性,把Fe2+全部氧化成Fe3+,驗證Fe2+的存在,用鐵氰化鉀溶液,如果有藍色沉淀產(chǎn)生,說明有Fe2+,否則沒有Fe2+,也可以用高錳酸鉀溶液,如果酸性高錳酸鉀溶液褪色,說明Fe2+,否則不含F(xiàn)e2+;(4)濾渣中含有Al(OH)3、Fe(OH)3,Al(OH)3屬于兩性化合物,AlO2-+H++H2OAl(OH)3Al3++3OH-,加入NaOH溶液,OH-消耗H+,促使平衡向逆反應(yīng)方向進行,促使Al(OH)3溶解;(5)①此裝置為電解裝置,根據(jù)電解原理,陰離子向陽極移動,則A為負極,B為負極,陽極應(yīng)是陰離子放電,電極反應(yīng)式2H++2e-=H2↑;②陽極發(fā)生氧化反應(yīng),Mn2+-2e-+2H2O=MnO2++4H+;II.(1)一般溫度升高,溶解度增大,可以采用升高溫度的方法,達到提高浸出,或者說適當(dāng)提高浸取劑的濃度;(2)根據(jù)冰銅礦的成分,Cu2S、FeS不和氫氧化鈉反應(yīng),Al2O3屬于兩性氧化物、SiO2屬于酸性氧化物,和堿反應(yīng)生成NaAlO2、Na2SiO3,所加氫氧化鈉過量,因此濾液中有NaAlO2、Na2SiO3、NaOH,碳酸的酸性強于硅酸和偏鋁酸,因此析出的沉淀為Al(OH)3、H2SiO3,因為通入的CO2足量,因此生成的溶質(zhì)為NaHCO3;(3)因為過氧化氫表現(xiàn)強氧化性,因此發(fā)生的反應(yīng)是:2H+ + Cu2S + 5H2O2 === 2Cu2+ + SO42- + 6H2O;2H+ + 2FeS + 9H2O2 === 2Fe3+ + 2SO42- + 10H2O;(4)根據(jù)流程調(diào)節(jié)pH,得到紅褐色沉淀,以及各離子沉淀的范圍,因此3.4≤pH<6.7;(5)取最后一次洗滌液于試管中,滴加BaCl2溶液,若不產(chǎn)生白色沉淀,則沉淀已經(jīng)洗凈;(6)根據(jù)電解的原理,電解CuSO4溶液的化學(xué)反應(yīng)方程式為:2CuSO4 + 2H2O 2Cu+ O2↑+ 2H2SO4;因為兩極上都產(chǎn)生氣體,因此電解完CuSO4后,電解H2O,電解的第一階段:陰極:Cu2++2e-=Cu,陽極:4OH--4e-=2H2O+O2↑,第二階段:陰極:2H++2e-=H2↑,陽極:4OH--4e-=2H2O+O2↑,根據(jù)題目信息,以及得失電子數(shù)目守恒,推出n(Cu2+)=1mol,m(Cu)=64g。
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【題目】下列模型分別表示C2H2、S8、SF6的結(jié)構(gòu),下列說法錯誤的是( )
A.32 g S8分子中含有0.125 mol σ鍵
B.SF6是由極性鍵構(gòu)成的非極性分子
C.1 mol C2H2分子中有3 mol σ鍵和2 mol π鍵
D.1 mol S8中含有8 mol S—S鍵
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【題目】某有機物A由C、H、O三種元素組成,在一定條件下,A、B、C、D、E之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系如下圖。已知C的蒸氣密度是相同條件下氫氣的22倍,并可發(fā)生銀鏡反應(yīng)。
寫出下列轉(zhuǎn)化的化學(xué)方程式。
(1)B變?yōu)楦叻肿?/span> ;
(2)A+O2→C ;
(3)A+D→E 。
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【題目】下列關(guān)于乙烯和乙烷的說法中,不正確的是( )
A. 乙烯屬于不飽和鏈烴,乙烷屬于飽和鏈烴
B. 乙烯分子中所有原子處于同一平面上,乙烷分子則為立體結(jié)構(gòu),所有原子不在同一平面上
C. 乙烯分子的C=C鍵中有一個鍵容易斷裂
D. 乙烯分子的C=C鍵都容易斷裂
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【題目】在10mL含有AlO2-離子的溶液中逐滴加入1mol/L的鹽酸,所得Al(OH)3沉淀質(zhì)量和所加鹽酸的體積關(guān)系如圖所示。問:
(1)此溶液中同時含有____________mol______離子;
(2)用離子方程式表示MN段發(fā)生的反應(yīng)是________________________
(3)C(或M)點的縱坐標(biāo)為0.78,則c(AlO2-)________________
(4)點B的橫坐標(biāo)為30,則到點N處滴入的HCl溶液體積為__________mL
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【題目】如圖圖示與對應(yīng)的敘述相符的是
A. 由圖甲可以判斷:對于反應(yīng)aA(g)+bB(g)cC(g),若T1>T2,則a+b=c且△H<0
B. 圖乙表示壓強對可逆反應(yīng)2A(g)+2 B(g)3C(g)+D(s)的影響,乙的壓強比甲的壓強大
C. 根據(jù)圖丙,若除去CuSO4溶液中的Fe3+,可向溶液中加入適量NaOH溶液,調(diào)節(jié)pH≈4
D. 圖丁表示用0.1000mol/LNaOH溶液滴定20.00mL0.1000mol/L醋酸溶液得到的滴定曲線
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【題目】反應(yīng)aA(g) +bB(g) cC(g)( △H <0)在等容條件下進行。改變其他反應(yīng)條件,在I、Ⅱ、Ⅲ階段體系中各物質(zhì)濃度隨時間變化的曲線如下圖所示:
回答問題:
(1)反應(yīng)的化學(xué)方程式中,a:b:c為 ;
(2)A的平均反應(yīng)速率vI (A)、vⅡ(A)、vⅢ(A)從大到小排列次序為 ;
(3)B的平衡轉(zhuǎn)化率I (B)、Ⅱ(B)、Ⅲ (B)中最小的是 ,其值是 ;
(4)由第一次平衡到第二次平衡,平衡移動的方向是 ,采取的措施是 ;
(5)比較第Ⅱ階段反應(yīng)溫度(T2)和第Ⅲ階段反應(yīng)溫度(T3)的高低:T2 T3(填“ >、=、< ”)判斷的理由是 ;
(6)達到第三階段平衡后,將容器的體積擴大一倍,假定10 min后達到新的平衡,請在下圖中用曲線表示第IV階段體系中各物質(zhì)的濃度隨時間變化的趨勢(曲線上必須標(biāo)出 A、B、C)。
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【題目】用硫鐵礦(主要含F(xiàn)eS2、SiO2等)制備莫爾鹽的流程如下:
已知:“還原”時,F(xiàn)eS2與H2SO4不反應(yīng),F(xiàn)e3+通過反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ被還原,其中反應(yīng)Ⅰ如下:
2Fe3++ FeS2=2S↓+3Fe2+
(1)“還原”時,pH不宜過高的原因是____________,寫出“還原”時反應(yīng)Ⅱ的離子方程式:___________。
(2)實驗測得“還原”時反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ中被還原的Fe3+的物質(zhì)的量之比為2:7。計算“還原”后溶液Fe2+的濃度即可確定后面所加(NH4)2SO4的量(溶液體積變化忽略不計)。
離子 | 離子濃度(mol·L-1) | |
還原前 | 還原后 | |
SO42- | 3.2 | 3.5 |
Fe2+ | 0.15 |
(3)稱取23.52g新制莫爾鹽,溶于水配成溶液并分成兩等份。一份加入足量的BaCl2溶液,得到白色沉淀13.98g;另一份用0.2000mol/LK2Cr2O7酸性溶液滴定,當(dāng)Cr2O72-恰好完全被還原為Cr3+時,消耗溶液的體積為25.00mL。試確定莫爾鹽的化學(xué)式__________。
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