【題目】[化學(xué)——選修2:化學(xué)與技術(shù)]

研究人員研制利用低品位軟錳礦漿(主要成分是MnO2)吸收硫酸廠的尾氣SO2,制備硫酸錳的生產(chǎn)流程如下:

已知:浸出液的pH<2,其中的金屬離子主要是Mn2+,還含有少量的Fe2+、Al3+、Ca2+、Pb2+等其他金屬離子。PbO2的氧化性大于MnO2。

有關(guān)金屬離子的半徑、形成氫氧化物沉淀時(shí)的pH見(jiàn)下表,陽(yáng)離子吸附劑吸附金屬離子的效果見(jiàn)下圖

離子

離子半徑

(pm)

開(kāi)始沉淀時(shí)

的pH

完全沉淀時(shí)

的pH

Fe2+

74

7.6

9.7

Fe3+

64

2.7

3.7

Al3+

50

3.8

4.7

Mn2+

80

8.3

9.8

Pb2+

121

8.0

8.8

Ca2+

99

(1)浸出過(guò)程中生成Mn2+反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)__________________________,

(2)Fe2+被氧化的過(guò)程中主要反應(yīng)的離子方程式________________________。

(3)在氧化后的液體中加入石灰漿,用于調(diào)節(jié)pH,pH應(yīng)調(diào)節(jié)至_______________范圍。

(4)陽(yáng)離子吸附劑可用于除去雜質(zhì)金屬離子。請(qǐng)依據(jù)圖、表信息回答,決定陽(yáng)離子吸附劑吸附效果的因素有______________________等(寫(xiě)二點(diǎn))。

(5)吸附步驟除去的主要離子為_(kāi)__________________________。

(6)電解MnSO4 、ZnSO4和H4SO4的混合溶液可制備MnO2和Zn,寫(xiě)出陽(yáng)極的電極反應(yīng)方程式_______________。

【答案】(1)SO2+MnO2MnSO4

(2)2Fe2++MnO2+4H2Fe3++Mn2++2H2O

(3)4.7≤pH<8.3(3分)

(4)吸附時(shí)間、金屬離子半徑、金屬離子電荷

(5Pb2+、Ca2+(2分);(6)Mn2+-2e+2H2O=MnO2↓+4H+

【解析】

試題分析:(1)根據(jù)題意在浸出過(guò)程中生成Mn2+反應(yīng)的化學(xué)方程式為SO2+MnO2=MnSO4

(2)將Fe2+氧化為Fe3+過(guò)程中主要反應(yīng)的離子方程式為2Fe2++MnO2+4H=2Fe3++Mn2++2H2O。

(3)在氧化后的液體中加入石灰漿,用于調(diào)節(jié)pH值,此處調(diào)節(jié)pH值用到的儀器是pH計(jì)。使Fe3+沉淀完全的pH為3.7,而Mn2+開(kāi)始形成沉淀的pH為8.3因此應(yīng)調(diào)節(jié)pH的范圍為4.7 ≤pH<8.3。

(4)根據(jù)題目提供的表格數(shù)據(jù)可知決定陽(yáng)離子吸附劑吸附效果的因素有吸附時(shí)間、金屬離子的半徑 、金屬離子的電荷;

(5)吸附步驟除去的主要離子為Pb2+、Ca2+;

6電解MnSO4 、ZnSO4和H4SO4的混合溶液可制備MnO2和Zn,Mn元素的化合價(jià)由+2價(jià)升高到+4價(jià),失去2個(gè)電子發(fā)生氧化反應(yīng),用H+平衡電荷,用水配平原子,則該電解池的陽(yáng)極的電極反應(yīng)方程式為Mn2+-2e+2H2O=MnO2↓+4H+。

練習(xí)冊(cè)系列答案
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選項(xiàng)

a極板

b極板

X

Z溶液

A

石墨

負(fù)極

CuSO4

B

石墨

石墨

負(fù)極

NaOH

C

正極

AgNO3

D

石墨

負(fù)極

CuCl2

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(1)第①步加稀H2SO4時(shí),粗MnO2樣品中的 (寫(xiě)化學(xué)式)轉(zhuǎn)化為可溶性物質(zhì)。

(2)寫(xiě)出濾液a與NaClO3溶液反應(yīng)的離子方程式: 。

(3)第③步蒸發(fā)操作必需的儀器有鐵架臺(tái)(含鐵圈)、 、 、 ,已知蒸發(fā)得到的固體中有NaClO3和NaOH,則一定還含有 (寫(xiě)化學(xué)式)。

(4)該流程中可以循環(huán)利用的物質(zhì)是 。

(5)若粗MnO2樣品的質(zhì)量為13.40g,加入稀H2SO4后,經(jīng)過(guò)濾得到8.7g MnO2,并收集到0.224 L CO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況下),則濾液a與NaClO3溶液反應(yīng)時(shí)至少需要 mol NaClO3才能將濾液a中的Mn2+完全轉(zhuǎn)化為MnO2。

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已知:

請(qǐng)回答下列問(wèn)題:

(1)抗結(jié)腸炎藥物有效成分的分子式是:_____________;烴A的名稱為:_____________;反應(yīng)②的反應(yīng)類型是:___________________。

(2)①下列對(duì)該抗結(jié)腸炎藥物有效成分可能具有的性質(zhì)推測(cè)正確的是:____________;

A.水溶性比苯酚好 B.能發(fā)生消去反應(yīng)也能發(fā)生聚合反應(yīng)

C.1mol該物質(zhì)最多可與4mol H2發(fā)生反應(yīng) D.既有酸性又有堿性

E與足量NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式是:_______________________。

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(4)已知:苯環(huán)上連有烷基時(shí)再引入一個(gè)取代基,常取代在烷基的鄰對(duì)位,而當(dāng)苯環(huán)上連有羧基時(shí)則取代在間位,據(jù)此按先后順序?qū)懗鲆訟為原料合成鄰氨基苯甲酸()合成路線中兩種中間產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式(部分反應(yīng)條件已略去)

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C.反應(yīng)開(kāi)始到10 s時(shí),Y的轉(zhuǎn)化率為79.0%

D.反應(yīng)的化學(xué)方程式為:X(g) + Y(g)Z(g)

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