题目内容
(14分)废旧碱性锌锰干电池内部的黑色物质A主要含有MnO2、NH4CI、ZnCI2,还有少量的FeCI2和炭粉,用A制备高纯MnCO3,的流程图如下。
(1)碱性锌锰干电池的负极材料是_________(填化学式)。
(2)第Ⅱ步操作的目的是________________________。
(3)第Ⅳ步操作是对滤液a进行深度除杂,除去Zn2+的离子方程式为____________________。
(已知:Ksp(MnS)=2.5×10-13,Ksp(ZnS)=1.6×10-24)
(4)为选择试剂X,在相同条件下,分别用5 g 黑色物质M进行制备MnSO3的实验,得到数据如右表:
①试剂x的最佳选择是_________。
②第Ⅲ步中用选出的最佳试剂X与M的主要成分反应的化学方程式为_________。
(5)已知:MnCO3难溶于水和乙醇,潮湿时易被空气氧化,100℃开始分解;Mn(OH)2开始沉淀时pH为7.7。请补充完成以下操作:
第Ⅴ步系列操作可按一下流程进行:请补充完成操作:(第Ⅴ步系列操作中可供选用的试剂:、乙醇)
操作1:___________________;操作2:过滤,用少量水洗涤2~3次
操作3:检测滤液,表明SO42-已除干净; 操作4:___________________;
操作5:低温烘干。
(6)操作1可能发生反应的离子方程式
(14分,每空2分)
(1)Zn
(2)除去碳粉
(3)Zn2++MnS=ZnS+Mn2+
(4)①30%的过氧化氢 ②H2O2+MnO2+H2SO4=MnSO4+2H2O+O2↑
(5)加入NaHCO3,控制pH<7.7; 用少量无水乙醇洗涤2~3次
(6)Mn2++2 HCO3-= MnCO3↓+H2O+CO2↑
【解析】
试题分析:(1) 碱性锌锰干电池中,锌比锰活泼,所以负极材料是Zn;
(2)第I步操作水浸后,溶于水的NH4CI、ZnCI2可除去,而碳粉不溶于水,所以第Ⅱ步操作的目的是除去碳粉;
(3)第Ⅳ步操作中加入MnS目的是利用沉淀的转化除去Zn2+,使MnS转化为更难溶的ZnS,离子方程式为Zn2++MnS=ZnS+Mn2+
(4)①根据表中数据选择30%的过氧化氢得到的MnSO4的质量最多,所以选择30%的过氧化氢;
②根据表可知,过氧化氢是把二氧化锰转化为硫酸锰,本身被氧化为氧气,化学方程式为H2O2+MnO2+H2SO4=MnSO4+2H2O+O2↑
(5)最终产物是碳酸锰,所以第一步应加入NaHCO3,调节pH值使之小于7.7,防止氢氧化锰生成;MnCO3潮湿时易被空气氧化,所以水洗完后再用用少量无水乙醇洗涤2~3次以除去碳酸锰表面的水分;
(6)操作1目的是生成碳酸锰的沉淀,所以可能发生反应的离子方程式Mn2++2 HCO3-= MnCO3↓+H2O+CO2↑
考点:考查原电池中电极的判断,理解应用题目中信息的能力,化学方程式的判断及书写
( 14分) 某化学小组进行Na2O2与水反应的实验,如下图所示,该小组对试管c中红色褪去的原因进行探究。
(1)Na2O2中含有的化学键类型: ;请写出a中反应的化学方程式 。
查阅资料:
①当NaOH溶液pH≥13时,可以使酚酞由红色褪为无色;
②Na2O2与水反应分两步进行:Na2O2 + H2O = NaOH + H2O2 2H2O2 = 2H2O + O2↑
(2)请设计实验验证Na2O2与水反应后的溶液中有H2O2残留:取少量b溶液于试管中, ,证明溶液中有H2O2残留。
(3)结合资料,该小组同学针c中溶液红色褪去的原因提出以下假设:
① ;
② 溶液中H2O2破坏酚酞的结构;
③ NaOH和H2O2共同作用结果。
(4)该小组同学测出c中溶液的pH为14,认为还不能排除假设②、③,于是又进行了如下实验,请完成下表空白处:
实验 | 操作 | 现象 | 结论 |
1 | 向少量H2O2中滴加2滴酚酞,放置一段时间,再加入NaOH溶液至pH=12 | 加入NaOH后,无色溶液先变红,后褪色 | ①
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2 | 向少量 NaOH溶液(pH=14)中滴加2滴酚酞;再加适量稀盐酸至溶液 pH=12 | 溶液先变红,后褪色;加盐酸后,又出现红色,且不褪色 |
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3 | 向Na2O2与水反应后的溶液(pH=14)中滴加2滴酚酞;再加适量稀盐酸至溶液 pH=12 …… |
② …… | 溶液pH大于13时,NaOH使变红的溶液褪色;pH在8~13时, NaOH和H2O2共同作用使溶液褪色 |
(5)某同学按取(4)中述实验2褪色后的溶液,加水稀释至pH=12,没有观察到溶液变红。该同学推测实验2加盐酸后溶液变红还可能与温度有关,请写出理由: 。