工業(yè)上以軟錳礦為原料,利用燒結(jié)煙氣中的SO2制備MnSO4·H2O的流程如下:

某軟錳礦的主要成分為MnO2,還含有Si(16.27%)、Fe(5.86%)、Al(3.42%)、Zn(2.68%)和Cu(0.86%)等元素的化合物。酸浸過程發(fā)生反應(yīng):MemOn+H+→Me(2n/m)++H2O,Me表示Fe、 Al、 Zn、 Cu等。25℃時部分陽離子以氫氧化物或硫化物的形式完全沉淀時溶液的pH見下表:        

沉淀物
Al(OH)3
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Mn(OH)2
Cu(OH)2
Zn(OH)2
CuS
ZnS
MnS
FeS
pH
5.2
3.2
9.7
10.4
6.7
8.0
≥-0.42
≥2.5
≥7
≥7
 
回答下列問題:
(1)酸浸時SO2將MnO2還原為MnSO4,其離子方程式為                     。
酸浸時SO2的吸收率與pH和溫度的關(guān)系如下圖,為提高SO2的吸收率,酸浸適宜的條件是                        。
               
圖1: SO2的吸收率與 pH值的關(guān)系      圖2: SO2的吸收率與溫度的關(guān)系
(2)濾渣B的主要成分是                     。
(3)加入MnS的目的是                        。
(4)操作IV的步驟為             、過濾、洗滌、干燥。
(5)MnO2的生產(chǎn)方法之一是以石墨為電極,在不斷攪拌情況下,電解酸化的MnSO4溶液,陽極的電極反應(yīng)式為:                          
(6)已知金屬離子濃度小于1.0×105mol/L時認(rèn)為已經(jīng)完全沉淀,根據(jù)表格數(shù)據(jù),計(jì)算25℃時Zn(OH)2溶度積Ksp            (不需計(jì)算過程,計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。

(17分)
(1) MnO2 +SO2= Mn2++SO42(3分)   pH為3左右、溫度為40℃左右(2分)
(2)Fe(OH)3、Al(OH)3  (2分) 
(3)除去Cu2+、Zn2+  (2分)
(4)蒸發(fā)濃縮    冷卻結(jié)晶 (2分)
(5)Mn2+-2e+2H2O = MnO2+ 4H(3分)
(6)1.0×10-17 (3分)

解析試題分析:(1)依題意,二氧化硫是還原劑,二氧化錳是氧化劑,硫酸根離子是氧化產(chǎn)物,錳離子是還原產(chǎn)物,根據(jù)元素化合價升降的最小公倍數(shù)、電荷和原子個數(shù)守恒法配平可得:MnO2 +SO2= Mn2++SO42;讀圖可知,其它變量保持不變時,酸浸溶液pH為3左右時,二氧化硫的吸收率最大;其它變量保持不變時,酸浸溶液溫度為40℃左右時,二氧化硫的吸收率最大;為了提高二氧化硫的吸收率,酸浸適宜的條件是pH為3左右、溫度為40℃左右;(2)酸浸時,二氧化錳被二氧化硫氧化,所得硫酸錳溶于水,而鐵的氧化物、鋁的氧化物、鋅的氧化物、銅的氧化物均溶于硫酸,只有硅的氧化物不溶于硫酸和水,則濾渣A的主要成分是二氧化硅;操作I是過濾,所得濾液主要含有Mn2+、Fe2+、Fe3+、Al3+、Cu2+、Zn2+、SO42、H+,酸性條件下通入氧氣的目的是除去Fe2+,使亞鐵離子完全氧化為鐵離子且消耗溶液中的氫離子,發(fā)生的反應(yīng)為4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O,通入氨水中和過量的酸,NH3?H2O+H2SO4=(NH4)2SO4,使溶液的pH增大;讀表中金屬陽離子以氫氧化物形式完全沉淀時的pH可得,若調(diào)pH至5.4,使Fe3+、Al3+完全沉淀,生成Fe(OH)3、Al(OH)3,則濾渣B的主要成分是Fe(OH)3、Al(OH)3,操作II是過濾,所得濾液的pH約為5.4,主要含有Mn2+、Cu2+、Zn2+、SO42、NH4+、H+;(3)讀表格中金屬陽離子以硫化物形式完全沉淀時的pH可得,向pH約為5.4的濾液中加入MnS,加熱煮沸時,可以除去Cu2+、Zn2+,且引入Mn2+,既除去雜質(zhì)又不引入新的雜質(zhì);(4)操作III是過濾,濾渣C的主要成分是CuS、ZnS;所得濾液的pH約為5.4,主要含有Mn2+、SO42、NH4+、H+,從該溶液中分離出MnSO4?H2O的方法是結(jié)晶,主要步驟是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥;(5)陽極發(fā)生氧化反應(yīng),反應(yīng)物中所含元素的化合價升高,由此推斷陽極的主要反應(yīng)物是Mn2+,主要產(chǎn)物是MnO2,根據(jù)化合價升高總數(shù)等于失去電子數(shù),根據(jù)酸性溶液中用氫離子和水使左右電荷、原子守恒,可以書寫并配平該陽極反應(yīng)式:Mn2+-2e+2H2O = MnO2+ 4H+;(6)氫氧化鋅是難溶電解質(zhì),存在如下平衡: Zn(OH)2(s)Zn2++2OH,由于表中氫氧化鋅完全沉淀時溶液pH=8.0,25℃時Kw=1.0×10-14,則該溶液中c(H+)=1.0×10-8mol/L,c(OH)=Kw/ c(H+)=10-6mol/L,由于此時溶液c(Zn2+)=1.0×10-5mol/L,則Ksp[Zn(OH)2(s)]= c(Zn2+)? c2(OH)= 1.0×10-17,注意保留兩位有效數(shù)字。
考點(diǎn):考查物質(zhì)制備工藝流程,涉及二氧化硫的還原性、二氧化錳的氧化性、氧化還原反應(yīng)、離子方程式、二氧化硫吸收率與酸浸溶液pH和溫度的關(guān)系、濾渣B的主要成分、晶體制備的操作步驟、電解法制備二氧化錳的陽極反應(yīng)式、氫氧化鋅沉淀完全時溶液的pH與水的離子積的計(jì)算、氫氧化鋅溶度積的計(jì)算等。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

硫酸是強(qiáng)酸,中學(xué)階段將硫酸在水溶液中看作完全電離。但事實(shí)是,硫酸在水中的第一步電離是完全的,第二步電離并不完全,其電離情況為:
H2SO4=H++HSO4-,HSO4-H++SO42-
請回答下列有關(guān)問題:
(1)K2SO4溶液呈 ____________ (填“弱酸性”、“中性”或“弱堿性”),其理由是_____________________________(用離子方程式表示)。
(2)NaHSO4溶液與NaHCO3溶液反應(yīng)的離子方程式為________________________________。
(3)若25℃時,0.10 mol·L-1的NaHSO4溶液中c(SO42-)="0.029" mol·L-1,則HSO4-的電離常數(shù)Ka="____________" (保留兩位有效數(shù)字);0.10 mol·L-1的H2SO4溶液中c(H+)____________ 0.129mol·L-1(填“>”、“=”或“<”)。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

為了證明醋酸是弱電解質(zhì),甲、乙、丙、三人分別選用下列試劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn):
0.1 mol·L-1醋酸溶液、pH=3的鹽酸、pH=3的醋酸、、蒸餾水、鋅粒、pH試紙等。
(1)甲取出10 mL0.1 mol·L-1醋酸溶液,用pH試紙測出其pH=a,確定醋酸是弱電解質(zhì),則a應(yīng)該滿足的關(guān)系是_________,理由是__________________________________。
(2)乙將pH=3醋酸和鹽酸,各取1 mL,用蒸餾水稀釋到100 mL,然后用pH試紙
分別測定兩溶液的pH,則可認(rèn)定醋酸是弱電解質(zhì),判斷的依據(jù)是______________________________。
(3)丙分別取pH=3的鹽酸和醋酸10 mL,然后分別加入質(zhì)量相同的鋅粒,醋酸放出H2的平均速率    (填“快”或“慢”),則認(rèn)定醋酸是弱電解質(zhì),。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

科研、生產(chǎn)中常涉及鈉、硫及其化合物。
(1)工業(yè)上用Na2CO3溶液處理水垢中的CaSO4,反應(yīng)的離子方程式為___________________;實(shí)驗(yàn)室中,Na2S溶液長期放置有硫析出,原因?yàn)開__________________(用離子方程式表示)。
(2)下圖是大型蓄電系統(tǒng)的示意圖。左右兩側(cè)為電解質(zhì)儲罐,中央為電池,反應(yīng)原理為:,電解質(zhì)通過泵在儲罐和電池間循環(huán);離子選擇性膜只允許鈉離子通過。

當(dāng)蓄電池放電時,電池中Na+的移動方向是_________(填“a→b”或“b→a”),電極a的電極反應(yīng)式為_______________;當(dāng)蓄電池處于充電狀態(tài)時,電極b的電極反應(yīng)式為___________。用該電池做電源,采用惰性電極電解200 mL 1 mol·L-1的AgNO3溶液,當(dāng)陰極質(zhì)量增加2.16 g時,電解后溶液的pH為_________(不考慮溶液體積變化)。
(3)工業(yè)上,用Na2SO3溶液作為吸收液可吸收煙氣中的SO2,吸收SO2過程中,溶液pH與關(guān)系如下表:


91∶9
1∶1
9∶91
pH(25℃)
8.2
7.2
6.2
 
①由上表判斷,NaHSO3溶液顯________性,用平衡原理解釋:__________________。
②當(dāng)溶液呈中性時,溶液中離子濃度的大小關(guān)系為_____________________________。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

(1)大氣中SO2含量過高會導(dǎo)致雨水中含有(填化學(xué)式)             而危害植物和建筑物。工廠排放的SO2尾氣用飽和Na2SO3溶液吸收可得到重要化工原料NaHSO3,反應(yīng)的化學(xué)方程式為                                  
(2)已知NaHSO3的水溶液顯酸性,比較其中SO32、HSO3、H2SO3三種粒子的濃度:               >        >        。
(3)SO2是空氣質(zhì)量報(bào)告的指標(biāo)之一,可用SO2還原KIO3生成I2的反應(yīng)測定空氣中SO2含量。每生成0.01mol I2,參加反應(yīng)的SO2             mol。
(4)已知25℃時,Ksp(BaSO4)=1.1×10-10,Ksp (BaCO3)=2.6×10-9。下列說法不正確的是
A.25℃時,向BaSO4懸濁液中加入大量水,Ksp(BaSO4)不變
B.25℃時,向BaSO4懸濁液中加入Na2CO3溶液后,BaSO4不可能轉(zhuǎn)化為BaCO3
C.向Na2SO4中加入過量BaCl2溶液后,溶液中c(SO42)降低為零

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:問答題

(20分) Ⅰ.(1)一定條件下Fe(OH)3與KClO在KOH溶液中反應(yīng)可制得K2FeO4,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為                                    
生成0.1molK2FeO4轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量       mol。
(2)高鐵電池是一種新型二次電池,電解液為堿溶液,其反應(yīng)式為:
3Zn+2K2FeO4+8H2O 3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH
放電時電池的負(fù)極反應(yīng)式為           。充電時電解液的pH       (填“增大”“不變”或“減小”)。
Ⅱ.NH4Al(SO4)2是食品加工中最為快捷的食品添加劑,用于焙烤食品中;NH4HSO4在分析試劑、醫(yī)藥、電子工業(yè)中用途廣泛。請回答下列問題:

(1)相同條件下,0.1 mol·L-1NH4Al(SO4)2中c(NH)     (填“等于”、“大于”或“小于”)0.1 mol·L-1NH4HSO4中c(NH)。
(2)如圖1是0.1 mol·L-1電解質(zhì)溶液的pH隨溫度變化的圖像。
①其中符合0.1 mol·L-1NH4Al(SO4)2的pH隨溫度變化的曲線是        (填寫字母);
②20℃時,0.1 mol·L-1NH4Al(SO4)2中2c(SO)-c(NH)-3c(Al3)=           mol·L-1。
(3)室溫時,向100 mL 0.1 mol·L-1NH4HSO4溶液中滴加0.1 mol·L-1NaOH溶液,得到的溶液pH與NaOH溶液體積的關(guān)系曲線如圖2所示。試分析圖中a、b、c、d四個點(diǎn),水的電離程度最大的是      ;在b點(diǎn),溶液中各離子濃度由大到小的排列順序是                  。
(4)已知Al(OH)3為難溶物(常溫下,Ksp[Al(OH)3]=2.0×10-33)。當(dāng)溶液pH=5時,某溶液中的
Al3+    (填“能”或“不能”)完全沉淀(溶液中的離子濃度小于1×10-5 mol·L-1時,沉淀完全)。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:問答題

鐵是地殼中含量第二的金屬元素,其單質(zhì)、合金化合物在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用廣泛。
(一)工業(yè)廢水中有一定量的Cr2O72--和CrO42-,它們會對人類及生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生很大的危害,必須進(jìn)行處理。常用的處理方法是電解法,該法用Fe作電極電解含Cr2O72-的酸性廢水,隨著電解的進(jìn)行,陰極附近溶液pH升高,產(chǎn)生Cr(OH)3沉淀。
(1)用Fe作電極的目的是____________________________________________________。
(2)陰極附近溶液pH升高的原因是___________(用電極反應(yīng)式解釋);溶液中同時生成的沉淀還有___________。
(二)氮化鐵磁粉是一種磁記錄材料,利用氨氣在400℃以上分解得到的氮原子滲透到高純鐵粉中可制備氮化鐵。制備高純鐵涉及的主要生產(chǎn)流程如下:

已知:①某赤鐵礦石含60.0Fe2O3、3.6% FeO,還含有Al2O3、MnO2、CuO等。
②部分陽離子以氫氧化物形式完全沉淀時溶液的pH:

(3)步驟②中加雙氧水的目的是__________________,pH控制在3.4的作用是_______________________;已知25℃時,Ksp[Cu(OH) 2] =2.0×10-20,該溫度下反應(yīng):Cu2++2H2O Cu(OH) 2+2H+的平衡常數(shù)K=_______。
(4)如何判斷步驟③中沉淀是否洗滌干凈?_____________________________________。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:計(jì)算題

Ba(NO32可用于生產(chǎn)綠色煙花、綠色信號彈、炸藥、陶瓷釉藥等。鋇鹽行業(yè)生產(chǎn)中排出大量的鋇泥[主要含有BaCO3、 BaSO3、 Ba( FeO22等],某主要生產(chǎn)BaCO3、 BaSO4的化工廠利用鋇泥制取Ba(NO32晶體(不含結(jié)晶水),其部分工藝流程如下:

又已知:
①Fe3+和Fe2+以氫氧化物形式沉淀完全時,溶液的pH分別為3.2和9.7;
②Ba(NO32晶體的分解溫度:592℃; 
③KSP(BaSO4)=1.lxl0-10,  KSP(BaCO3)=5.1×10-9
(1)該廠生產(chǎn)的BaCO3因含有少量BaSO4而不純,提純的方法是:將產(chǎn)品加入足量的飽和Na2CO3溶液中,充分?jǐn)嚢,過濾,洗滌。試用離子方程式說明提純原理:______________                                               。
(2)上述流程酸溶時,Ba(FeO22與HNO3反應(yīng)生成兩種硝酸鹽,反應(yīng)的化學(xué)方程式為:
                                                                         。
(3)該廠結(jié)合本廠實(shí)際,選用的X為                (填序號);

A.BaCl2B.BaCO3C.Ba(NO32 D.Ba(OH)2
(4)中和I使溶液的pH為4~5目的是                                            ;
結(jié)合離子方程式簡述原理                                                        。
(5)從Ba(NO32溶液中獲得其晶體的操作方法是                                。
(6)測定所得Ba(NO32晶體的純度:準(zhǔn)確稱取w克晶體溶于蒸餾水,加入足量的硫酸,充分反應(yīng)后,過濾、洗滌、干燥,稱量其質(zhì)量為m克,則該晶體的純度為              

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

某學(xué)生用已知物質(zhì)的量濃度的鹽酸來測定未知物質(zhì)的量濃度的NaOH溶液時,選擇甲基橙作指示劑。請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?br />(1)用標(biāo)準(zhǔn)的鹽酸滴定待測的NaOH溶液時,左手握酸式滴定管的活塞,右手搖動錐形瓶,眼睛注視                                ,直到最后加入一滴鹽酸后,溶液由          色變?yōu)?u>        ,且                               為止。
(2)下列操作中可能使所測NaOH溶液的濃度數(shù)值偏低的是________

A.酸式滴定管未用標(biāo)準(zhǔn)鹽酸潤洗就直接注入標(biāo)準(zhǔn)鹽酸
B.滴定前盛放NaOH溶液的錐形瓶用蒸餾水洗凈后沒有干燥
C.酸式滴定管在滴定前有氣泡,滴定后氣泡消失
D.讀取鹽酸體積時,開始仰視讀數(shù),滴定結(jié)束時俯視讀數(shù)
(3)若滴定開始和結(jié)束時,酸式滴定管中的液面如圖所示,則反應(yīng)消耗鹽酸的體積為________ mL,

(4)某學(xué)生根據(jù)3次實(shí)驗(yàn)分別記錄有關(guān)數(shù)據(jù)如下表:
滴定
次數(shù)
待測NaOH溶液的體積/mL
0.100 mol/L鹽酸的體積/mL
滴定前刻度
滴定后刻度
溶液體積/mL
第一次
25.00
0.20
20.22
 
第二次
25.00
0.56
24.54
 
第三次
25.00
0.42
20.40
 
 
依據(jù)上表數(shù)據(jù)求得NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度為                。 

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