【題目】一種利用鋼鐵廠煙灰(含Fe、Mn、SiO2,少量的Al2O3、CaO及MgO)制備MnCO3的工藝流程如下:
已知25℃時(shí),下列難溶物的溶度積常數(shù):
難溶物 | CaF2 | MgF2 | MnCO3 | Mn(OH)2 |
Ksp | 4.0×10-11 | 6.4×10-9 | 2.2×10-11 | 1.9×10-13 |
回答下列問(wèn)題:
(1)步驟(Ⅰ)浸渣的主要成分是______________(填化學(xué)式)。
(2)步驟(Ⅱ)加H2O2溶液時(shí)反應(yīng)的離子方程式為________________;
加氨水調(diào)節(jié)pH沉鐵鋁時(shí),步驟(Ⅲ)應(yīng)調(diào)節(jié)的pH適宜范圍為____________。(部分金屬離子開(kāi)始沉淀與沉淀完全的pH范圍如下)
金屬離子 | Fe2+ | Fe3+ | Al3+ | Mn2+ | Mg2+ |
沉淀pH范圍 | 7.6~9.6 | 2.7~3.7 | 3.4~5.2 | 8.3~9.3 | 9.6~11.1 |
(3)步驟(Ⅳ)用KF溶液沉鈣鎂時(shí),要使c(Ca2+)、c(Mg2+)均小于1×10-6mol·L-1,則應(yīng)控制反應(yīng)液中c(F-)>___________mol·L-1;反應(yīng)MgF2(s)+Ca2+CaF2(s)+Mg2+的平衡常數(shù)K=___________。
(4)步驟Ⅴ沉錳時(shí),在60℃按投料比n[(NH4)2CO3]/n(Mn2+)=2,溶液的pH對(duì)MnCO3產(chǎn)率的影響如圖所示;pH=7,按投料比n[(NH4)2CO3]/n(Mn2+)=2,反應(yīng)溫度對(duì)MnCO3產(chǎn)率的影響如圖所示。
①上圖中,在pH<7.0時(shí),pH越小產(chǎn)率____________(填“越高”或“越低”;在pH>7.0時(shí),pH越大產(chǎn)率越低且純度也降低,其原因是___________________。
②上圖中,溫度高于60℃時(shí),溫度越高產(chǎn)率越低且純度也越低,主要原因是______________。
【答案】SiO2 2Fe2++H2O2+2H+-2Fe3++2H2O 5.2~8.3 0.08 160 越低 部分MnCO3轉(zhuǎn)化為溶解度更小的Mn(OH)2 溫度越高MnCO3水解程度越大[或溫度升高,(NH4)2CO3和MnCO3也會(huì)熱分解]
【解析】
由流程圖可知,向鋼鐵廠煙灰中加入濃硫酸并加熱,煙灰中Fe、Mn、Al2O3、CaO及MgO溶解,酸性氧化物SiO2不溶解,過(guò)濾得到浸液和浸渣;向浸液中加入雙氧水溶液,將亞鐵離子氧化為鐵離子,加入氨水調(diào)節(jié)溶液pH,鐵離子和鋁離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵和氫氧化鋁沉淀,加入氟化鉀溶液,將鈣離子和鎂離子轉(zhuǎn)化為氟化鈣和氟化鎂沉淀,過(guò)濾得到含錳離子的濾液和濾渣;向含錳離子的濾液中加入碳酸銨溶液,錳離子轉(zhuǎn)化為碳酸錳沉淀,過(guò)濾、洗滌、干燥得到碳酸錳產(chǎn)品。
(1)步驟(Ⅰ)浸渣的主要成分是不與濃硫酸反應(yīng)的酸性氧化物二氧化硅,故答案為:SiO2;
(2)步驟(Ⅱ)加H2O2溶液時(shí),雙氧水將溶液中的亞鐵離子氧化為鐵離子,反應(yīng)的離子方程式為2Fe2++H2O2+2H+-2Fe3++2H2O;加入氨水的目的是調(diào)節(jié)溶液pH,使溶液中鐵離子和鋁離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵和氫氧化鋁沉淀而除去,而錳離子不能沉淀,由題給表格數(shù)據(jù)可知,應(yīng)調(diào)節(jié)的pH適宜范圍為5.2~8.3,故答案為:2Fe2++H2O2+2H+-2Fe3++2H2O;5.2~8.3;
(3)用KF溶液沉鈣鎂時(shí),溶解度小的CaF2沉淀先生成,MgF2沉淀后生成,則c(Mg2+)小于1×10-6mol·L-1時(shí),溶液中c(F-)>mol/L;反應(yīng)MgF2(s)+Ca2+CaF2(s)+Mg2+的平衡常數(shù)K==160,故答案為:0.08;160;
(4) ①由圖可知,在60℃按投料比n[(NH4)2CO3]/n(Mn2+)=2時(shí),在pH<7.0時(shí),pH越小MnCO3產(chǎn)率越小;由表格所給溶度積可知,pH>7.0時(shí),溶液堿性增強(qiáng), MnCO3部分會(huì)轉(zhuǎn)化為溶解度更小的Mn(OH)2,導(dǎo)致產(chǎn)率和純度降低,故答案為:越低;部分MnCO3轉(zhuǎn)化為溶解度更小的Mn(OH)2;
②由圖可知,60℃時(shí),MnCO3產(chǎn)率最大,溫度高于60℃時(shí),溫度升高MnCO3水解程度越大,(NH4)2CO3和MnCO3也會(huì)熱分解,導(dǎo)致產(chǎn)率和純度降低,故答案為:溫度越高MnCO3水解程度越大[或溫度升高,(NH4)2CO3和MnCO3也會(huì)熱分解]。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】(1)按照系統(tǒng)命名法寫(xiě)出下列烷烴的名稱:
_____
___
___
_____
(2)根據(jù)下列有機(jī)物的名稱,寫(xiě)出相應(yīng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式:
①2,4二甲基戊烷_________________________
②2,2,5三甲基3乙基己烷__________________________
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】工業(yè)上制取純硅的主要反應(yīng):SiCl4 + 2H2 Si + 4HCl。該反應(yīng)中,被還原的物質(zhì)是______(填化學(xué)式),作為還原劑的物質(zhì)是______(填化學(xué)式);若反應(yīng)中生成了1 mol Si,則消耗H2 ______mol。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】某?茖W(xué)興趣小組探究二氧化碳與過(guò)氧化鈉反應(yīng)是否有氧氣生成,設(shè)計(jì)了如圖的實(shí)驗(yàn)裝置.B中盛有飽和碳酸氫鈉溶液,目的是除去二氧化碳中混有的氯化氫氣體,E為收集氧氣裝置.
(1)寫(xiě)出裝置A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式____________。
(2)C中盛有____________,目的是_____________。
(3)寫(xiě)出裝置D中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式__________。
(4)指出裝置E的錯(cuò)誤_________。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下表中實(shí)線是元素周期表的部分邊界,其中上邊界并未用實(shí)線標(biāo)出。
根據(jù)信息回答下列問(wèn)題。
(1)周期表中基態(tài)Ga原子的最外層電子排布式為 。
(2)Fe元素位于周期表的 區(qū);Fe與CO易形成配合物Fe(CO)5,在Fe(CO)5中鐵的化合價(jià)為 ;已知:原子數(shù)目和電子總數(shù)(或價(jià)電子總數(shù))相同的微;榈入娮芋w,等電子體具有相似的結(jié)構(gòu)特征。與CO分子互為等電子體的分子和離子分別為 和 (填化學(xué)式)。
(3)在CH4、CO2、CH3OH中,碳原子采取sp3雜化的分子有 。
(4)根據(jù)VSEPR理論預(yù)測(cè)ED4-離子的空間構(gòu)型為 。B、C、D、E原子相互化合形成的分子中,所有原子都滿足最外層8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的分子的電子式為 (寫(xiě)2種)。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】在密閉容器中,反應(yīng)2X(g)+Y2(g)2XY(g);△H<0,達(dá)到甲平衡.在僅改變某一條件后,達(dá)到乙平衡,下列分析正確的是
A. 圖I中,甲、乙的平衡常數(shù)分別為K1、K2,則K1<K2
B. 圖Ⅱ中,平衡狀態(tài)甲與乙相比,平衡狀態(tài)甲的反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率低
C. 圖Ⅱ中,t時(shí)間是增大了壓強(qiáng)
D. 圖Ⅲ是反應(yīng)分別在甲、乙條件下達(dá)到平衡,說(shuō)明乙溫度高于甲
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】三個(gè)密閉容器中分別充入N2、H2、O2三種氣體,以下各種情況下排序正確的是( )
A. 當(dāng)它們的溫度和壓強(qiáng)均相同時(shí),三種氣體的密度:ρ(H2)>ρ(N2)>ρ(O2)
B. 當(dāng)它們的溫度和密度都相同時(shí),三種氣體的壓強(qiáng):p(H2)>p(N2)>p(O2)
C. 當(dāng)它們的質(zhì)量和溫度、壓強(qiáng)均相同時(shí),三種氣體的體積:V(O2)>V(N2)>V(H2)
D. 當(dāng)它們的壓強(qiáng)和體積、溫度均相同時(shí),三種氣體的質(zhì)量:m(H2)>m(N2)>m(O2)
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】二氧化硫一空氣質(zhì)子交換膜燃料電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的同時(shí),實(shí)現(xiàn)了制硫酸、發(fā)電、環(huán)保三位一體的結(jié)合,其原理如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是
A. 負(fù)極的電極反應(yīng)式為SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+
B. 反應(yīng)總式為2SO2+O2+2H2O=2H2SO4
C. 質(zhì)子的移動(dòng)方向?yàn)閺碾姌OB到電極A
D. SO2氣流速度的大小可能影響電池的電動(dòng)勢(shì)
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下表中實(shí)線是元素周期表的部分邊界,其中上邊界并未用實(shí)線標(biāo)出。
根據(jù)信息回答下列問(wèn)題。
(1)周期表中基態(tài)Ga原子的最外層電子排布式為 。
(2)Fe元素位于周期表的 區(qū);Fe與CO易形成配合物Fe(CO)5,在Fe(CO)5中鐵的化合價(jià)為 ;已知:原子數(shù)目和電子總數(shù)(或價(jià)電子總數(shù))相同的微;榈入娮芋w,等電子體具有相似的結(jié)構(gòu)特征。與CO分子互為等電子體的分子和離子分別為 和 (填化學(xué)式)。
(3)在CH4、CO2、CH3OH中,碳原子采取sp3雜化的分子有 。
(4)根據(jù)VSEPR理論預(yù)測(cè)ED4-離子的空間構(gòu)型為 。B、C、D、E原子相互化合形成的分子中,所有原子都滿足最外層8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的分子的電子式為 (寫(xiě)2種)。
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