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工業(yè)上用軟錳礦(主要成分是 MnO2,還含有少量鋁、銅的氧化物等雜質(zhì))和黃鐵礦(主要成分是 FeS2,還含有硅、鋁的氧化物等雜質(zhì))制備碳酸錳并回收硫酸銨,其主要工藝流程如下:
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已知金屬離子從開始形成氫氧化物沉淀,到沉淀完全時(shí)溶液的pH如下表:
金屬離子 Fe2+ Fe3+ Al3+ Cu2+ Zn2+ Mn2+
開始沉淀 pH 7.5 2.7 4.1 5.9 5.9 7.8
完全沉淀 pH 9.5 3.7 5.4 6.9 8.9 11.4
(1)“混合”過(guò)程中,F(xiàn)e2+、Fe3+的質(zhì)量濃度、Mn浸出率與時(shí)間的關(guān)系如圖1所示。
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①20~80 min內(nèi),浸出Mn元素的主要離子方程式為
3MnO2+2FeS2+12H+=3Mn2++4S+2Fe3++6H2O
3MnO2+2FeS2+12H+=3Mn2++4S+2Fe3++6H2O
。
②80~100 min時(shí),F(xiàn)e2+濃度上升的原因可能是
80~100min時(shí),錳浸出率很高,剩余MnO2較少,F(xiàn)eS2浸出的Fe2+與MnO2接觸機(jī)會(huì)減少
80~100min時(shí),錳浸出率很高,剩余MnO2較少,F(xiàn)eS2浸出的Fe2+與MnO2接觸機(jī)會(huì)減少

(2)“除雜”時(shí)使用(NH42S而不使用Na2S的原因是
Na2S為強(qiáng)堿弱酸鹽溶液堿性強(qiáng),部分Mn2+會(huì)生成Mn(OH)2沉淀,同時(shí)會(huì)在(NH42SO4中帶有Na+雜質(zhì)
Na2S為強(qiáng)堿弱酸鹽溶液堿性強(qiáng),部分Mn2+會(huì)生成Mn(OH)2沉淀,同時(shí)會(huì)在(NH42SO4中帶有Na+雜質(zhì)
。
(3)①“碳化”時(shí)需要50℃水浴加熱,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為
2HCO3-+Mn2+
50
MnCO3↓+H2O+CO2
2HCO3-+Mn2+
50
MnCO3↓+H2O+CO2
。
②實(shí)際制取MnCO3時(shí),一般選擇氨水-NH4HCO3混合溶液代替NH4HCO3固體,這樣改進(jìn)的優(yōu)點(diǎn)是
增大c(CO32-),吸收CO2氣體,防止溶液外溢造成危險(xiǎn)或提高NH4HCO3的利用率
增大c(CO32-),吸收CO2氣體,防止溶液外溢造成危險(xiǎn)或提高NH4HCO3的利用率
。
(4)某同學(xué)欲以某粗碳酸錳(含少量 Fe2O3、ZnO)為原料,制備MnSO4?H2O晶體。已知pH>11時(shí)Zn(OH)2能溶于NaOH溶液生成[Zn(OH)4]2-。圖2給出MnSO4?H2O的溶解度隨溫度變化的曲線圖。請(qǐng)結(jié)合題給信息補(bǔ)充完整由粗碳酸錳制備MnSO4?H2O晶體的實(shí)驗(yàn)步驟:稱取一定質(zhì)量的粗碳酸錳,加入足量的稀硫酸充分反應(yīng),
邊攪拌邊逐滴滴加1.0mol?L-1NaOH溶液調(diào)節(jié)pH為3.7≤pH<7.8,F(xiàn)e3+完全沉淀,Mn2+還沒有沉淀,過(guò)濾除去氫氧化鐵;向?yàn)V液中滴加1.0mol?L-1NaOH溶液,調(diào)節(jié)pH≥11.4,使Mn2+沉淀完全,殘留的Zn2+轉(zhuǎn)化為[Zn(OH)4]2-,過(guò)濾、洗滌;向?yàn)V渣中加入適量的稀硫酸至固體完全溶解得硫酸錳溶液;溫度控制100℃左右蒸發(fā)結(jié)晶,出現(xiàn)大量晶體后,控制溫度在40℃趁熱過(guò)濾,洗滌干燥
邊攪拌邊逐滴滴加1.0mol?L-1NaOH溶液調(diào)節(jié)pH為3.7≤pH<7.8,F(xiàn)e3+完全沉淀,Mn2+還沒有沉淀,過(guò)濾除去氫氧化鐵;向?yàn)V液中滴加1.0mol?L-1NaOH溶液,調(diào)節(jié)pH≥11.4,使Mn2+沉淀完全,殘留的Zn2+轉(zhuǎn)化為[Zn(OH)4]2-,過(guò)濾、洗滌;向?yàn)V渣中加入適量的稀硫酸至固體完全溶解得硫酸錳溶液;溫度控制100℃左右蒸發(fā)結(jié)晶,出現(xiàn)大量晶體后,控制溫度在40℃趁熱過(guò)濾,洗滌干燥
。(實(shí)驗(yàn)中須使用的試劑:1.0mol?L-1NaOH溶液、稀硫酸)

【答案】3MnO2+2FeS2+12H+=3Mn2++4S+2Fe3++6H2O;80~100min時(shí),錳浸出率很高,剩余MnO2較少,F(xiàn)eS2浸出的Fe2+與MnO2接觸機(jī)會(huì)減少;Na2S為強(qiáng)堿弱酸鹽溶液堿性強(qiáng),部分Mn2+會(huì)生成Mn(OH)2沉淀,同時(shí)會(huì)在(NH42SO4中帶有Na+雜質(zhì);2HCO3-+Mn2+
50
MnCO3↓+H2O+CO2↑;增大c(CO32-),吸收CO2氣體,防止溶液外溢造成危險(xiǎn)或提高NH4HCO3的利用率;邊攪拌邊逐滴滴加1.0mol?L-1NaOH溶液調(diào)節(jié)pH為3.7≤pH<7.8,F(xiàn)e3+完全沉淀,Mn2+還沒有沉淀,過(guò)濾除去氫氧化鐵;向?yàn)V液中滴加1.0mol?L-1NaOH溶液,調(diào)節(jié)pH≥11.4,使Mn2+沉淀完全,殘留的Zn2+轉(zhuǎn)化為[Zn(OH)4]2-,過(guò)濾、洗滌;向?yàn)V渣中加入適量的稀硫酸至固體完全溶解得硫酸錳溶液;溫度控制100℃左右蒸發(fā)結(jié)晶,出現(xiàn)大量晶體后,控制溫度在40℃趁熱過(guò)濾,洗滌干燥
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:49引用:1難度:0.5
相似題
  • 1.工業(yè)上以含鋅廢水(主要含 Zn2+、Fe2+、Cd2+、Mn2+)為原料,通過(guò)控制條件逐一除去雜質(zhì)制備氧化鋅的工藝流程如圖:
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    (1)氧化 1 是為了將 Mn2+轉(zhuǎn)化為MnO2除去,該反應(yīng)的離子方程式是
     

    (2)除鐵后得到的 Fe(OH)3  可用KClO溶液在堿性環(huán)境將其氧化得到多功能水處理劑K2FeO4,該反應(yīng)的離子方程式是
     

    (3)濾渣 2 的主要成分為
     
    (填化學(xué)式)
    (4)濾液中的主要溶質(zhì)可直接用作氮肥,其化學(xué)式是
     

    (5)氧化 2過(guò)程中需調(diào)節(jié)溶液的酸堿性,若溶液中Cd2+的濃度為0.72mol?L-1,要求溶液中殘留鐵的濃度小于2.6×10-6 mol?L-1,則應(yīng)調(diào)節(jié) pH的范圍為
     
    .[已知:Ksp(Fe(OH)3)=2.6×10-39,Ksp(Cd(OH)2)=7.2×10-15]
    (6)碳化在 50℃進(jìn)行得到[ZnCO3?2Zn(OH)2?H2O],碳化時(shí)所用 NH4HCO3 的實(shí)際用量為理論用量的 1.1 倍,主要原因是:使 Zn2+充分沉淀、
     

    發(fā)布:2024/11/15 8:0:2組卷:29引用:2難度:0.5
  • 2.自然界中銅礦石的主要成分是FeCuS2,還含有少量SiO2。以該銅礦石為原料制備膽礬和鐵氧化物的工藝流程如圖所示:
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    已知:①Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20,Ksp[Fe(OH)2]=4.9×10-17,Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39,lg0.28≈-0.6;
     當(dāng)溶液中的金屬離子濃度c(Mn+)≤1.0×10-5mol?L-1時(shí),視為該離子沉淀完全。
    回答下列問(wèn)題:
    (1)銅礦石粉化的目的是
     
    。
    (2)濾渣Ⅰ的成分是
     
    (填化學(xué)式);膽礬的化學(xué)式為
     

    (3)試劑A選用H2O2溶液,觀察到氧化過(guò)程中氣泡逐漸增多且消耗的H2O2溶液總是比理論用量要多,其原因可能是
     

    (4)方案二中,粉化后煅燒過(guò)程發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為
     
    。
    (5)加入的試劑B若為氧化銅,氧化銅參與反應(yīng)的離子方程式為
     
    。
    (6)假設(shè)氧化后的溶液中c(Cu2+)=0.22mol?L-1,調(diào)節(jié)pH值的范圍為
     
    。

    發(fā)布:2024/11/12 8:0:1組卷:39引用:2難度:0.3
  • 3.“海綿鎳鋁催化劑”是一種多孔的鎳鋁合金,常用作有機(jī)催化劑.現(xiàn)以某粗鎳(含Ni、Fe、Cu及難與酸、堿溶液反應(yīng)的不溶性雜質(zhì))為原料制取該催化劑,主要流程如圖
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    :25℃時(shí),以0.1mol/L金屬離子測(cè)定得到如表數(shù)據(jù):
    物質(zhì) CuS Cu(OH)2 Ni(OH)2 NiS Fe(OH)3
    Ksp 6×10-36 3×10-19
    pH 開始沉淀 4.7 7.2 1.9
    沉淀完全 6.7 9.2 3.2
    根據(jù)信息回答:
    (1)步驟①常用熱濃硫酸進(jìn)行酸浸,寫出酸浸時(shí)金屬鎳發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式
     

    (2)酸浸過(guò)程應(yīng)控制酸的濃度、溫度等條件,如圖是鎳的浸出率與溫度的關(guān)系,溫度高于100℃時(shí),Ni2+浸出率降低的原因可能是
     

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    (3)濾液l中含有0.8mol/LNi2+、0.1mol/LFe3+、0.1mol/LCu2+,步驟②的連續(xù)操作過(guò)程需要先分離出鐵元素、銅元素,再制得鎳硫化合物.為達(dá)到此目的,應(yīng)先加NaOH將溶液調(diào)節(jié)至
     
    (填pH的取值范圍);再加_
     
    (選填最佳試劑的序號(hào)).當(dāng)溶液中Ni2+開始形成NiS時(shí),c(Cu2+
     
    .(忽略溶液體積變化)
    A.硝酸        B.氨水      C.A12S3    D.H2S
    (4)步驟③生成的Ni(CO)4中碳的化合價(jià)與KCN中碳的化合價(jià)相同,則Ni(CO)4中Ni的化合價(jià)為
     
    ;工業(yè)上也常用NaClO氧化NiSO4,將制得的NiOOH熱分解后進(jìn)行還原得到Ni.ClO-在堿性條件下氧化Ni2+生成NiOOH的離子方程式為
     

    (5)步驟⑥的目的是降低鋁含量、獲得多孔狀的“海綿鎳鋁催化劑”,從而增強(qiáng)對(duì)氫氣的吸附性,步驟⑥的離子方程式為
     

    發(fā)布:2024/11/15 8:0:2組卷:36引用:1難度:0.5
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