軟錳礦中含MnO2約70%,SiO2約20%,Al2O3約4%,其余為水分;閃鋅礦中含ZnS約80%,F(xiàn)eS、CuS、SiO2共約7%,其余為水分?蒲腥藛T開發(fā)了綜合利用這兩種資源的同槽酸浸工藝,制取Zn、MnO2和Na2SO4。其工藝流程如下:
(1)I的濾液中含有MnSO4、ZnSO4、CuSO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3等。寫出MnO2、CuS與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式: ;
(2)已知Fe(OH)3、Al(OH)3、Zn(OH)2三種物質(zhì)開始沉淀和完全沉淀時溶液的pH如下表:
沉淀物 | Fe(OH)3 | Al(OH)3 | Zn(OH)2 |
開始沉淀pH | 2.3 | 4.0 | 5.6 |
完全沉淀pH | 4.1 | 5.2 | 8.0 |
(16分)
(1)MnO2 + CuS+ 2H2SO4 ="S" + MnSO4 + CuSO4+2H2O(3分)
(2)Fe(OH)3、Al(OH)3(各1分) 將Fe2+氧化成Fe3+(2分)
(3)趁熱過濾(2分) 防止形成 Na2SO4·10H2O(2分)
(4)Mn2+—2e-+2H2O = MnO2+4H+(3分)
(5)Zn、H2SO4(各1分)
解析試題分析:(1)依題意,MnO2、CuS、H2SO4反應(yīng)生成MnSO4、CuSO4、S、H2O,錳元素由+4降為為+2價,硫元素由—2升為0價,根據(jù)最小公倍數(shù)法配平,則該反應(yīng)為MnO2+CuS+2H2SO4=S+MnSO4+CuSO4+2H2O;(2)根據(jù)表中信息,若溶液pH調(diào)至5.2~5.4,則溶液中的鐵離子、鋁離子都被完全除去,分別變?yōu)闅溲趸F沉淀、氫氧化鋁沉淀,所以沉淀M的成分為Fe(OH)3、Al(OH)3;II中加入適量Zn,充分反應(yīng)后過濾,得到Cu,由此推斷發(fā)生的反應(yīng)為Zn+Cu2+=Zn2++Cu、Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+,則II的濾液中無鐵離子,只有亞鐵離子,為了將亞鐵離子除去,需要先將其氧化為鐵離子,再調(diào)節(jié)溶液pH將其完全變?yōu)闅溲趸F沉淀,因此III中加入的二氧化錳是將Fe2+氧化成Fe3+的氧化劑,即MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O;(3)讀圖,硫酸鈉的溶解度隨溫度降低逐漸增大,而十水硫酸鈉的溶解度隨溫度降低明顯減小,由此說明從IV溶液中制取硫酸鈉固體的方法是蒸發(fā)濃縮、趁熱過濾、洗滌、干燥,而制取十水硫酸鈉固體的方法是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、洗滌、干燥;用乙醇洗滌硫酸鈉固體時,不會析出十水硫酸鈉,用水洗滌硫酸鈉固體時,隨著溫度的降低,硫酸鈉溶解度增大,容易潔凈析出十水硫酸鈉固體;(4)電解前,V溶液中含有鋅離子、錳離子,由此推斷電解時鋅元素由+2降為0價,得到電子,發(fā)生還原反應(yīng),說明Zn是陰極產(chǎn)物;錳元素由+2升為+4價,失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng),說明二氧化錳是陽極產(chǎn)物,即Mn2+—2e-→MnO2;左邊帶4個正電,右邊不帶電,呈酸性的V溶液中只能用氫離子使左右電荷守恒,則Mn2+—2e-→MnO2+4H+;左邊比右邊少4H、2O,根據(jù)原子個數(shù)守恒可得陽極反應(yīng)式:Mn2+—2e-+2H2O=MnO2+4H+;(5)根據(jù)流程圖中主要步驟的反應(yīng)物和生成物推斷,V的生成物有二氧化錳、鋅、硫酸,它們分別是III、II、I的反應(yīng)物,IV產(chǎn)生的碳酸鋅是III的反應(yīng)物,它們都可以循環(huán)利用。
考點:考查物質(zhì)制備的化學(xué)工藝流程,涉及氧化還原反應(yīng)方程式的配平、濾渣的成分、解釋加入試劑的目的、根據(jù)溶解度曲線推斷制取晶體的操作方法、解釋采取某措施的原因、陽極反應(yīng)式、可以循環(huán)利用的物質(zhì)等。
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:單選題
下圖是一套實驗制取氣體的裝置,用于發(fā)生、干燥和收集氣體。下列各組物質(zhì)中能利用這套裝置進行實驗的是
A.銅屑和稀硝酸 | B.碳酸鈣和稀鹽酸 |
C.二氧化錳和濃鹽酸 | D.氧人鈣和濃氨水 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
氨化鐵是常見的水處理劑,無水晶易升華。工業(yè)上制備無水的的一種工藝如圖所示:
(1)加入吸收塔的吸收劑X應(yīng)是 (填字母編號)。
a.NaOH溶液 b.飽和食鹽水 c.FeCl2溶液 d.淀粉KI溶液
(2)取0.5mL飽和FeCl3溶液滴入50mL沸水中,得紅褐色氫氧化鐵膠體,則發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為 ,膠體粒子的直徑一般不超過 。
(3)實驗室中從FeCl3溶液制得FeCl3·6H2O晶體的過程中,需先加入 且保持過量,然后進行的操作依次為 、冷卻結(jié)晶、過濾。
(4)將H2S氣體通入FeCl3溶液中會出現(xiàn)渾濁,則其反應(yīng)的離子方程式為 。
(5)鐵鉻氯化還原液流電池是一種低成本的儲能電池,電池結(jié)構(gòu)如圖所示(電極材料為石墨),工作原理為:Fe3++Cr2+Fe2++Cr3+,則電池放電時,Cl-將移向 極(填“正”或“負”);充電時,陰極的電極反應(yīng)式為 。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
高錳酸鉀在實驗室和醫(yī)療上有非常廣泛的應(yīng)用。以下是工業(yè)上用軟錳礦(主要含MnO2)制備高錳酸鉀晶體的一種工藝流程:
(1)上述生產(chǎn)過程中,第①步的氧化劑為(寫化學(xué)式) 。
(2)第②步反應(yīng)的化學(xué)方程式是 。
(3)由母液制得KOH應(yīng)加入的物質(zhì)是 。寫出相應(yīng)化學(xué)方程式 。
(4)操作Ⅰ用到的儀器有 ,操作Ⅱ是根據(jù)KMnO4和K2CO3兩種物質(zhì)在 上的差異,采用蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過濾得到KMnO4粗晶體。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
銅是一種重要的金屬元素,位于元素周期表第ⅠB族,+1價的銅與氯離子結(jié)合的生成的CuCl是一種難溶物質(zhì),但它可與過量的Cl-形成可溶于水的絡(luò)離子[CuCl2]-。含銅最豐富的天然資源是黃銅礦(CuFeS2)。
(1)目前有一種濕法冶煉技術(shù),以黃銅礦為主要原料來生產(chǎn)銅、鐵紅顏料和可用于橡膠硫化的硫單質(zhì),原料的綜合利用率較高。其主要流程如下:
①請完成反應(yīng)Ⅰ中FeCl3與CuFeS2反應(yīng)的化學(xué)方程式:
CuFeS2 + FeCl3 = +4 + 2S。
②寫出反應(yīng)Ⅳ中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:
。
③反應(yīng)Ⅲ是FeCO3在空氣中煅燒,其化學(xué)方程式是
。
④已知Cu+在反應(yīng)V中發(fā)生自身氧化還原反應(yīng),歧化為Cu2+和Cu。則反應(yīng)Ⅴ所得溶液A中含有的溶質(zhì)有 。
(2)傳統(tǒng)工藝從黃銅礦冶煉粗銅的技術(shù),是將精選后的富銅礦砂與空氣在高溫下煅燒,使其轉(zhuǎn)變?yōu)殂~。與上面濕法冶煉技術(shù)方法比較,新方法的優(yōu)點是 、 。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
某興趣小組的同學(xué)共同設(shè)置了如圖所示的實驗裝置,既可用于制取氣體又可用于驗證物質(zhì)的性質(zhì)。請回答下列問題:
(1)利用裝置Ⅰ制取氣體,生成氣體的反應(yīng)應(yīng)具備的條件是 。
(2)利用裝置Ⅰ、Ⅱ制取氣體(K2關(guān)閉,K1打開)。甲同學(xué)認為:利用裝置Ⅱ可以收集H2、NH3等氣體,但不能收集O2和NO等氣體,其理由是:
_______________________________________________________________________;
乙同學(xué)認為:對裝置Ⅱ做簡易改進(不改變儀器裝置),也可收集O2和NO等氣體,但不能收集NO2氣體,改進的方法是 ;不能收集NO2氣體的原因是(用化學(xué)方程式表示) ;
(3)利用裝置Ⅰ、Ⅲ 驗證物質(zhì)的性質(zhì)(K2打開,K1關(guān)閉)。如要設(shè)計實驗證明氧化性
KMnO4>Cl2>Br2,則可在A 中加濃鹽酸,B中加 ,C中加 ,觀察到C中的現(xiàn)象是 。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:實驗題
海帶中含有豐富的碘。為了從海帶中提取碘,某研究性學(xué)習小組設(shè)計并進行了以下實驗:
37. 步驟③的實驗操作名稱是_____________;步驟⑥的目的是從含碘苯溶液中分離出單質(zhì)碘和回收苯,該步驟的實驗操作名稱是_____________。
38. 步驟④需加入的試劑是________,反應(yīng)的離子方程式是____________________。
39. 步驟⑤中,某學(xué)生選擇用苯來提取碘,理由是_______________________________,
_________________________________________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:實驗題
【選修2-化學(xué)與技術(shù)】(15分)
“爛版液”是制印刷鋅板時,用稀硝酸腐蝕鋅板后得到的“廢液”(含有少量的Cl-、Fe3+),某化學(xué)興趣小組擬用“爛版液”制取Zn(NO3)2·6H2O的過程如下:
已知:Zn(NO3)2·6H2O是一種無色晶體,水溶液呈酸性,Zn(NO3)2能與堿反應(yīng),得到的產(chǎn)物具有兩性。
(1)“爛版液”中溶質(zhì)的主要成分是________(填化學(xué)式),若稀硝酸腐蝕鋅板產(chǎn)生的氣體為N2O,寫出稀硝酸腐蝕鋅板反應(yīng)的主要化學(xué)方程式______________________。
(2)在操作①中保持pH=8的目的是_________________________________。
(3)沉淀Ⅰ的主要成分是___________________________________________。
(4)操作③中加熱、煮沸的目的是___________。此步驟操作的理論依據(jù)是_______________。
(5)操作④保持pH=2的目的是_______。此步驟操作中所用的主要儀器是_____ ______。
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