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錳是一種非常重要的金屬元素,在很多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。利用廢鐵屑還原浸出低品位軟錳礦制備硫酸錳,然后進(jìn)行電解,是制備金屬錳的新工藝,其流程簡(jiǎn)圖如圖。菁優(yōu)網(wǎng)
已知:
?。推肺卉涘i礦主要成分有MnO2、Al2O3、Fe2O3、Cu2(OH)2CO3、CaCO3、SiO2等。
ⅱ.部分金屬離子以氫氧化物沉淀時(shí)的pH
Fe2+ Fe3+ Al3+ Mn2+ Cu2+
開(kāi)始沉淀的pH 6.8 1.8 3.7 8.6 5.2
沉淀完全的pH 8.3 2.8 4.7 10.1 6.7
ⅲ.幾種化合物的溶解性或溶度積(Ksp
MnF2 CaS MnS FeS CuS
溶于水 溶于水 2.5×10-13 6.3×10-18 6.3×10-36
(1)研究表明,單質(zhì)Fe和Fe2+都可以還原MnO2.在硫酸存在的條件下,MnO2將Fe氧化為Fe3+的離子方程式是
3MnO2+2Fe+12H+=3Mn2++2Fe3++6H2O
3MnO2+2Fe+12H+=3Mn2++2Fe3++6H2O
。
(2)清液A先用H2O2處理,然后加入CaCO3,反應(yīng)后溶液的pH≈5.濾渣a的主要成分中有黃銨鐵礬NH4Fe3(SO42(OH)6。
①H2O2的作用是
2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O
2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O
。(用離子方程式表示)
②濾渣a中除了黃銨鐵礬,主要成分還有X.用平衡移動(dòng)原理解釋產(chǎn)生x的原因:
Al3++3H2O?Al(OH)3+3H+,加入碳酸鈣,消耗H+,H+濃度降低,平衡向右移動(dòng),最終生成Al(OH)3
Al3++3H2O?Al(OH)3+3H+,加入碳酸鈣,消耗H+,H+濃度降低,平衡向右移動(dòng),最終生成Al(OH)3
。
(3)用離子方程式表示MnS固體的作用:
MnS(s)+Cu2+=Mn2++CuS(s)
MnS(s)+Cu2+=Mn2++CuS(s)

(4)濾渣c(diǎn)的成分是
CaF2
CaF2
。
(5)如圖所示裝置,用惰性電極電解中性MnSO4溶液可以制得金屬M(fèi)n.陰極反應(yīng)有:?。甅n2++2e-═Mn;ⅱ.2H++2e-═H2↑電極上H2的產(chǎn)生會(huì)引起錳起殼開(kāi)裂,影響產(chǎn)品質(zhì)量。
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①電解池陽(yáng)極的電極方程式是
2H2O-4e-=O2↑+4H+(或4OH--4e-=O2↑+2H2O)
2H2O-4e-=O2↑+4H+(或4OH--4e-=O2↑+2H2O)
。
②清液C需要用氨水調(diào)節(jié)pH=7的原因是
降低c(H+),減弱H+的放電趨勢(shì)(放電能力),使陰極上產(chǎn)生的H2減少
降低c(H+),減弱H+的放電趨勢(shì)(放電能力),使陰極上產(chǎn)生的H2減少

③電解時(shí),中性MnSO4溶液中加入(NH42SO4的作用除了增大溶液導(dǎo)電性之外,還有
陰極2H2O+2e-=H2+2OH-,NH4++OH-=NH3?H2O,防止溶液中因?yàn)閜H過(guò)大而產(chǎn)生Mn(OH)2
陰極2H2O+2e-=H2+2OH-,NH4++OH-=NH3?H2O,防止溶液中因?yàn)閜H過(guò)大而產(chǎn)生Mn(OH)2
。(結(jié)合電極反應(yīng)式和離子方程式解釋)
【答案】3MnO2+2Fe+12H+=3Mn2++2Fe3++6H2O;2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;Al3++3H2O?Al(OH)3+3H+,加入碳酸鈣,消耗H+,H+濃度降低,平衡向右移動(dòng),最終生成Al(OH)3;MnS(s)+Cu2+=Mn2++CuS(s);CaF2;2H2O-4e-=O2↑+4H+(或4OH--4e-=O2↑+2H2O);降低c(H+),減弱H+的放電趨勢(shì)(放電能力),使陰極上產(chǎn)生的H2減少;陰極2H2O+2e-=H2+2OH-,NH4++OH-=NH3?H2O,防止溶液中因?yàn)閜H過(guò)大而產(chǎn)生Mn(OH)2
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:21引用:4難度:0.5
相似題
  • 1.某科研課題小組研究利用含H+、Na+、Zn2+、Mn2+、Fe2+、Fe3+、SO
    2
    -
    4
    的工業(yè)廢電解質(zhì)溶液,制備高純的ZnO、MnO2、Fe2O3,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程如圖:
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    回答下列問(wèn)題:
    (1)加入雙氧水的目的是
     
    ,寫(xiě)出相應(yīng)的離子方程式
     
    。
    (2)第一次調(diào)pH使Fe3+完全沉淀,寫(xiě)出反應(yīng)的離子方程式
     
    。
    (3)第二次調(diào)pH前,科研小組成員分析此時(shí)的溶液,得到常溫下相關(guān)數(shù)據(jù)如表(表中金屬離子沉淀完全時(shí),其濃度為1×10-5 mol?L-1)。
    濃度/
    (mol?L-1
    氫氧化物的
    Ksp
    開(kāi)始沉淀的
    pH
    沉淀完全的
    pH
    Zn2+ 0.12 1.2×10-17 6.0 8.1
    Mn2+ 0.10 4.0×10-14 7.8 9.8
    為防止Mn2+同時(shí)沉淀造成產(chǎn)品不純,最終選擇將溶液的pH控制為7,則此時(shí)溶液中Zn2+的沉淀率為
     
    ,利用濾渣Ⅱ制備高純的ZnO時(shí),必然含有極其微量的
     
    (以化學(xué)式表示)。
    (4)已知常溫下,Ksp(MnS)=3.0×10-14,Ksp(ZnS)=1.5×10-24,在除鋅時(shí)發(fā)生沉淀轉(zhuǎn)化反應(yīng)為:MnS(s)+Zn2+(aq)?ZnS(s)+Mn2+(aq),其平衡常數(shù)K=
     

    (5)沉錳反應(yīng)在酸性條件下完成,寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式
     
    發(fā)布:2024/9/19 0:0:8組卷:0引用:1難度:0.5
  • 2.碲(Te)為第ⅥA元素,其單質(zhì)憑借優(yōu)良的性能成為制作合金添加劑、半導(dǎo)體、光電元件的主體材料,并被廣泛應(yīng)用于冶金、航空航天、電子等領(lǐng)域??蓮木珶掋~的陽(yáng)極泥(主要成分為Cu2Te)中回收碲。工藝流程圖如下:
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    (1)“焙燒”后,碲主要以TeO2形式存在,寫(xiě)出相應(yīng)反應(yīng)的化學(xué)方程式:
     
    。
    (2)為了選擇最佳的焙燒工藝,進(jìn)行了溫度和硫酸加入量的條件試驗(yàn),結(jié)果如下表所示:
    溫度/℃ 硫酸加入量(理論量倍數(shù)) 浸出率/%
    Cu Te
    450 1.25 77.3 2.63
    460 1.00 80.29 2.81
    1.25 89.86 2.87
    1.50 92.31 7.70
    500 1.25 59.83 5.48
    550 1.25 11.65 10.63
    則焙燒工藝中應(yīng)選擇的適宜條件為
     

    (3)濾渣1在堿浸時(shí)發(fā)生的化學(xué)方程式為
     
    。
    (4)工藝(Ⅰ)中,“還原”時(shí)發(fā)生的總的離子方程式為
     
    。
    (5)由于工藝(Ⅰ)中“氧化”對(duì)溶液和物料條件要求高,有研究者采用工藝(Ⅱ)獲得碲,則“電積”過(guò)程中,陰極的電極反應(yīng)式為
     
    。
    (6)工業(yè)生產(chǎn)中,濾渣2經(jīng)硫酸酸浸后得濾液3和濾渣3。
    ①濾液3與濾液1合并。進(jìn)入銅電積系統(tǒng)。該處理措施的優(yōu)點(diǎn)為
     

    ②濾渣3中若含Au和Ag,可用
     
    將二者分離。(填字母)
    A.王水
    B.濃氫氧化鈉溶液
    C.稀硝酸
    D.濃鹽酸
    發(fā)布:2024/9/20 13:0:8組卷:7引用:1難度:0.5
  • 3.某科研小組采用如下方案回收一種光盤金屬層中的少量Ag(金屬層中其他金屬含量過(guò)低,對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響可忽略)。
    菁優(yōu)網(wǎng)
    已知:①NaClO溶液在受熱或酸性條件下易分解,如:3NaClO=2NaCl+NaClO3
    ②AgCl可溶于氨水生成1mol[Ag(NH32]+
    ③常溫時(shí)N2H4?H2O(水合肼)在堿性條件下能還原1mol[Ag(NH32]+:4[Ag(NH32]++N2H4?H2O=4Ag↓+N2↑+
    NH
    +
    4
    +4NH3↑+H2O。
    (1)“氧化”階段需在80℃條件下進(jìn)行,適宜的加熱方式為
     
    。
    (2)NaClO溶液與Ag反應(yīng)的產(chǎn)物為AgCl、NaOH和O2,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為
     
    。HNO3也能氧化Ag,從反應(yīng)產(chǎn)物的角度分析,以HNO3代替NaClO的缺點(diǎn)是
     
    。
    (3)為提高Ag的回收率,需對(duì)“過(guò)濾Ⅱ”的濾渣進(jìn)行洗滌,并
     

    (4)若省略“過(guò)濾Ⅰ”,直接向冷卻后的反應(yīng)容器中滴加10%氨水,則需要增加氨水的用量,除因過(guò)量NaClO與NH3?H2O反應(yīng)外(該條件下NaClO3與NH3?H2O不反應(yīng)),還因?yàn)?
     
    。
    (5)“溶解”階段發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為
     

    (6)請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)從“過(guò)濾Ⅱ”后的濾液中獲取單質(zhì)Ag的實(shí)驗(yàn)方案:
     
    (實(shí)驗(yàn)中須使用的試劑有:2mol?L-1水合肼溶液,1mol?L-1H2SO4)。
    發(fā)布:2024/9/20 7:0:8組卷:13引用:3難度:0.5
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