【題目】堿性鋅錳電池的工作原理:Zn+2MnO2+2H2O2MnO(OH)+Zn(OH)2,其中的電解質(zhì)溶液是KOH溶液。某課題組用廢舊鐵殼無汞堿性鋅錳電池為原料,制備一種新型材料——MnxZn(1x)Fe2O4,其工藝流程如圖所示:

(1)已知MnxZn(1x)Fe2O4中錳元素的化合價與實驗室用二氧化錳制取氯氣時還原產(chǎn)物中的錳相同,則鐵元素的化合價為___________。

(2)“溶渣工序中稀硫酸與鐵反應生成的硫酸亞鐵可將+3價錳的化合物全部還原成Mn2+,寫出該反應的離子方程式:_________________________________

(3)“調(diào)鐵工序的目的是調(diào)整濾液中鐵離子的總濃度,使其中金屬元素的物質(zhì)的量之比與產(chǎn)品的化學式MnxZn(1x)Fe2O4相符合。

①寫出調(diào)鐵工序中發(fā)生反應的離子方程式:______________________、_______。

②若測得濾液的成分為c(Mn2+)+c(Zn2+)=a mol·L1,c(Fe2+)+c(Fe3+)=b mol·L1,濾液體積為1 m3,調(diào)鐵工序中,需加入的鐵粉質(zhì)量為___________kg(忽略溶液體積變化,用含a、b的代數(shù)式表示)

(4)氧化工序中,加入雙氧水的目的是把 Fe 2+ 氧化為 Fe 3+;生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)實際消耗雙氧水的量大于理論值,其可能原因除溫度外,主要是______________________。

(5)用氨水調(diào)pH”后,經(jīng)結(jié)晶過濾可得到產(chǎn)品和濾液C,從濾液C中還可分離出一種氮肥,該氮肥的溶液中離子濃度由大到小的排序為_______________。

【答案】+3 MnO(OH)+Fe 2+ +3H += Mn 2+ +Fe 3+ +2H 2 O Fe+2Fe 3+ =3Fe 2+ Fe+2H += Fe 2+ +H 2 112a56b 生成的 Fe 3+ 催化了雙氧水的分解 c(NH4+)>c(SO42—)>c(H + )>c(OH )

【解析】

由流程圖可知,向用水洗滌的廢舊電池濾渣中加入稀硫酸,濾渣中的FeZn(OH)2溶于稀硫酸,反應生成的硫酸亞鐵在酸性條件下,與MnO(OH)發(fā)生氧化還原反應生成硫酸鐵、硫酸錳,過濾得到含有硫酸鋅、硫酸鐵和硫酸錳的酸性濾液,向濾液中加入鐵粉調(diào)整濾液中鐵離子的總濃度,使其中金屬元素的物質(zhì)的量之比與產(chǎn)品的化學式MnxZn(1x)Fe2O4相符合,再加入雙氧水將Fe 2+氧化為Fe 3+,用氨水調(diào)pH后,經(jīng)結(jié)晶、過濾得到產(chǎn)品MnxZn(1x)Fe2O4。

1)由題意可知,MnxZn(1x)Fe2O4中錳元素的化合價為+2價,設鐵元素化合價為+a,由化合價代數(shù)和為零可得:(+2)×x++2)×(1x++a)×2+(—2)×4=0,解得a=3,故答案為:+3;

2)由題意可知,硫酸亞鐵與MnO(OH)在酸性條件下發(fā)生氧化還原反應,硫酸亞鐵被氧化生成硫酸鐵,MnO(OH)被還原為硫酸錳,反應的離子方程式為MnO(OH)+Fe 2+ +3H += Mn 2+ +Fe 3+ +2H 2O,故答案為:MnO(OH)+Fe 2+ +3H += Mn 2+ +Fe 3+ +2H 2O;

3①“調(diào)鐵工序中,加入的鐵粉與溶液中的Fe 3+H+反應,反應時,氧化性較強的Fe 3+Fe反應生成Fe 2+,Fe 3+完全反應后,H+Fe反應生成Fe 2+H2,反應的離子方程式為Fe+2Fe 3+ =3Fe 2+Fe+2H += Fe 2+ +H2,故答案為:Fe+2Fe 3+ =3Fe 2+Fe+2H += Fe 2+ +H2;

MnxZn(1x)Fe2O4得化學式可知,n[Mn2++Zn2+]:n(Fe 3+)=1:2,設加入的鐵粉為xmol,依據(jù)題意可得(a mol·L1×103 L:(b mol·L1×103 L +x) =1:2,解得x=(2a-b)×103 mol,則加入的鐵粉質(zhì)量為(2a-b)×103 mol×56g/mol=56(2a-b)×103g=56(2a-b)kg,故答案為:56(2a-b);

(4)氧化工序中,雙氧水把 Fe 2+ 氧化為Fe 3+,反應生成的Fe 3+可以做催化劑,使雙氧水催化分解,成為除溫度外,導致實際消耗雙氧水的量大于理論值的因素,故答案為:生成的 Fe 3+ 催化了雙氧水的分解;

5)由流程圖可知,反應中加入了稀硫酸和氨水,濾液C中一定含有可以做氮肥的硫酸銨,硫酸銨溶液中由于銨根離子水解使溶液顯酸性,溶液中有c(H + )>c(OH ),但是由于水解程度小,溶液中有c(NH4+)>c(SO42—),則溶液中離子濃度由大到小的排序為,故答案為:c(NH4+)>c(SO42—)>c(H + )>c(OH );

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】某溫度時,反應X(g)4Y(g)Z(g) ΔH=-Q kJ·mol12 L恒容密閉容器中進行,XZ的濃度隨時間變化如圖所示,下列說法不正確的是

A. 2 min內(nèi),X的平均反應速率為0.25 mol·L1·min1

B. t min時,該反應達到平衡狀態(tài)

C. 5 min后,X的生成速率與Z的生成速率相等且保持不變

D. 5 min內(nèi),反應放出的熱量為1.6Q kJ

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】結(jié)合下表回答下列問題(均為常溫下的數(shù)據(jù)):

電離常數(shù)(Ka)

CH3COOH

1.8×105

HClO

3×108

H2CO3

K1=4.4×107 K2=4.7×1011

H2C2O4

K1=5.4×102 K2=5.4×105

H2S

K1=1.3×107 K2=7.1×1015

請回答下列問題:

(1)同濃度的CH3COO-、HCO3-、CO32-、HC2O4-、ClO-、S2-中結(jié)合H+的能力最弱的是____。

(2)常溫下0.1 mol/LCH3COOH溶液在加水稀釋過程中,下列表達式的數(shù)據(jù)一定變小的是________(填字母)。

A.c(H+) B. C. D.c(OH-)

(3)0.1 mol/LH2C2O4溶液與0.1mol/LKOH的溶液等體積混合后所得溶液中各離子濃度由大到小的順序為__________________。

(4)pH相同的NaClOCH3COOK溶液,其溶液的物質(zhì)的量濃度的大小關(guān)系是CH3COOK________NaClO (“>”、“<”“=”)。

(5)0.1mol/LCH3COOH 溶液中滴加NaOH 溶液至c(CH3COOH)∶c(CH3COO-)=5∶9,此時溶液pH=______________。

(6)NaClO溶液中通入少量的CO2,所發(fā)生的離子方程式為___________。

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】化學與生活生產(chǎn)密切相關(guān)。下列說法中不正確的是

A. 施肥時,銨態(tài)氮肥不能與草木灰(含K2CO3)混合使用

B. 夏天冰箱保鮮食品的原理是降低溫度,減小化學反應速率

C. 施用適量石膏(CaSO4·2H2O)可降低鹽堿地(含較多NaCl、Na2CO3)的堿性

D. 將海水直接電解可獲得 MgCl2等單質(zhì)

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】A、B、C、D、E、 F、G是周期表中短周期的七種元素,有關(guān)性質(zhì)或結(jié)構(gòu)信息如下表:

元素

有關(guān)性質(zhì)或結(jié)構(gòu)信息

A

地殼中含量最多的元素

B

B陽離子與A陰離子電子數(shù)相同,且是所在周期中單核離子半徑最小的

C

C與B同周期,且是所在周期中原子半徑最大的(稀有氣體除外)

D

D原子最外層電子數(shù)是電子層數(shù)的2倍,其氫化物有臭雞蛋氣味

E

E與D同周期,且在該周期中原子半徑最小

F

F的氫化物和最高價氧化物的水化物反應生成一種離子化合物

G

G是形成化合物種類最多的元素

(1) B元素符號為____,A與C以原子個數(shù)比為1:1形成的化合物的電子式為___,用電子式表示C與E形成化合物的過程____, D形成的簡單離子的結(jié)構(gòu)示意圖為____

(2) F的氫化物是由____(極性或非極性)鍵形成的分子,寫出實驗室制備該氫化物的化學方程式____。

(3) 非金屬性D____E(填大于或小于),請從原子結(jié)構(gòu)的角度解釋原因:__。

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】在恒溫(500K)、體積為2.0L的密閉容器中通入1.0molN21molH2發(fā)生合成氨反應,20min后達到平衡,測得反應放出的熱量為18.4kJ,混合氣體的總物質(zhì)的量為1.6mol。

1)從開始反應至達到平衡時,用NH3表示該反應的化學反應速率v(NH3)=______。

2)該反應的熱化學方程式為______。

3)若拆開1molH—H鍵和1molNN鍵需要的能量分別是436kJ946kJ,則拆開1molN—H鍵需要的能量是______kJ。

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】目前我國鍋爐煙氣脫硝技術(shù)有新發(fā)現(xiàn),科學家對O3氧化煙氣脫硝同時制硝酸進行了實驗研究,其生產(chǎn)硝酸的機理如下:

回答下列問題:

1NO3分子內(nèi)存在兩個過氧鍵,且氧均滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),請寫出NO3N的化合價______NO3極不穩(wěn)定,常溫下即可爆炸分解,試從電子成鍵角度解釋NO3不穩(wěn)定的原因:______。

2N2O5O3作用也能生成NO3與氧氣,根據(jù)反應前后同種元素,價態(tài)相同,不參與氧化還原反應的原則,請分析反應N2O5+O3=2NO3+O2中,N2O5的作用是______(填氧化劑”“還原劑既是氧化劑,又是還原劑)。

3)請寫出在有水存在時,O3NO以物質(zhì)的量之比為32完全反應的總化學方程式______。

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】在一定溫度下的定容密閉容器中,當下列物理量不再變化時,不能表明反應:A(s)+2B(g)C(g)+D(g)已達平衡的是(

A.B的物質(zhì)的量濃度B.混合氣體的密度

C.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量D.混合氣體的壓強

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】利用鈦白粉廠廢酸(主要含硫酸、Fe3+、Fe2+、TiO2+、Al3+)制備過二硫酸銨[(NH42S2O8],同時回收TiO(OH)2的簡要流程如下:

已知:i.部分離子完全生成氫氧化物沉淀的pH

金屬離子

TiO2+

Fe3+

Fe2+

Al3+

開始沉淀的PH

1.2

1.9

7.0

3.2

沉淀完全的pH

2.8

3.1

9.4

4.7

ii.pH>7時,F(xiàn)e2+部分生成Fe(II)氨絡離子[Fe(NH32]2+。

請回答下列問題:

(1)為保證產(chǎn)物TiO(OH)2的純度,加入試劑A要適量。試劑A為___________。

(2)煅燒回收的TiO(OH)2,獲得的TiO2會發(fā)黃,發(fā)黃的雜質(zhì)可能是_______(填化學式)。

(3)濾渣I的主要成分除Fe(OH)2、Al(OH)3外,還含有______________

(4)加入H2O2的目的是氧化除掉Fe(II)氨絡離子[Fe(NH32]2+,配平下列離子方程式:2[Fe(NH32]2+ +________+4H2O +H2O2 =_______ + 4NH3·H2O

(5)電解制備過二硫酸銨的裝置如下圖所示。

①S2O82-中S元素的化合價為+6,其中過氧鍵的數(shù)目為___________。

②電解時,鐵電極連接電源的___________極。

③常溫下,電解液中含硫微粒主要存在形式與 pH 的關(guān)系如下圖所示。

在陽極放電的離子主要為HSO4-,陽極區(qū)電解質(zhì)溶液的 pH 范圍為______,陽極的電極反應式為______________________。

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