题目内容

【题目】高纯碳酸锰(MnCO3)广泛应用于电子行业,制造高性能磁性材料。工业利用含锰废水(主要含Mn2+H+Fe2+Al3+Cu2+)制备碳酸锰、回收硫酸铵的工艺流程如下:

已知某些物质完全沉淀的pH值如表:

沉淀物

Fe(OH)3

Al(OH)3

Cu(OH)2

Mn(OH)2

CuS

MnS

MnCO3

沉淀完全时的pH

3.7

5.2

6.4

9.8

≥0

≥7

≥7

回答下列问题:

(1)试剂X___________ (填标号)

a.Cl2 b.MnO2 c.HNO3 d.H2O2

(2)“滤渣1”中主要成分的化学式为__________

(3)“除重金属时发生反应的离子方程式是______;反应中使用(NH4)2S而不使用Na2S的原因是________

(4)“50℃碳化得到高纯碳酸锰,反应的离子方程式为_____,反应中通常需加入稍过量的NH4HCO3,且控制溶液的pH6.87.4,加入稍过量的NH4HCO3的目的是______使MnCO3沉淀完全,溶液的pH不能过低的原因是_____

(5) MnCO3可制得重要的催化剂MnO22MnCO3+O2=2MnO2+2CO2。现在空气中加热460.0gMnCO3,得到332.0g产品,若产品中杂质只有MnO,则该产品MnO2的质量分数是___________

【答案】bd Fe(OH)3Al(OH)3 S2-+Cu2+=CuS↓ Na2S会增大回收的(NH4)2SO4Na+含量 Mn2++2HCO3=MnCO3↓+CO2↑+H2O 使Mn2+沉淀完全 MnCO3沉淀量少,NH4HCO3与酸反应 78.6

【解析】

流程分析可知含锰废水(主要含Mn2+SO42-H+Fe2+Al3+Cu2+)加入氧化剂氧化亚铁离子,加入氨水调节溶液pH5.2,沉淀铁离子和铝离子,过滤得到滤渣1,滤液主要为Mn2+SO42-Cu2+,加入硫化铵沉淀铜离子,过滤得到滤渣2,滤液主要是Mn2+SO42-,加入碳酸氢铵得到碳酸锰、二氧化碳和水。

(1)X为氧化剂,若用氯气或浓硝酸会引入新的杂质离子,故不选,H2O2还原产物为水,不会引入杂质,MnO2的还原产物为Mn2+,也不会引入杂质,故答案为:bd

(2)根据表格数据可知pH=5.2时铁离子和铝离子完全沉淀,故答案为:Fe(OH)3Al(OH)3

(3)“除重金属主要是除去铜离子,离子方程式为:S2-+Cu2+=CuS↓;若使用Na2S则会引入新的杂质离子,后续流程中回收的(NH4)2SO4中会有大量钠离子,故答案为:S2-+Cu2+=CuS↓ Na2S会增大回收的(NH4)2SO4Na+含量;

(4)根据题目所给产物和元素守恒可知离子方程式为:Mn2++2HCO3=MnCO3↓+CO2↑+H2O;加入稍过量的NH4HCO3能提高MnSO4的转化率,使MnCO3沉淀完全,溶液的pH不能过低,因为H+可与MnCO3NH4HCO3反应,故答案为:Mn2++2HCO3=MnCO3↓+CO2↑+H2O;使Mn2+沉淀完全;MnCO3沉淀量少,NH4HCO3与酸反应;

(5)MnCO3受热分解为MnOMnO部分氧化为MnO2,产品中杂质有MnO460.0 gMnCO3的物质的量为:=4mol,受热产生4molMnO,设产生MnO2物质的量为xmol,即有xmolMnO氧化,剩余MnO(4-x)mol,产物的总质量为:(4-x)mol×71g/mol+xmol×87g/mol=332g,解得x=3,则MnO2的质量分数=×100%=78.6%,故答案为:78.6%

练习册系列答案
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步骤1:在三颈烧瓶中(装置如图所示)加入0.3g铁粉,46g甲苯和60 mL水,在分液漏斗中加入80 g液溴,再加入10 mL水。

步骤2:打开分液漏斗滴加液溴,不断搅拌保持反应温度在2025℃之间。最后将分液漏斗中的水也全部加入三颈烧瓶中,继续搅拌0.5h,即可反应完全。

步骤3:移走冷水浴装置,加热三颈烧瓶至反应温度在122126℃,馏出液进入分水器中,打开分水器阀门将下层液体仍加入三颈烧瓶中,上层液体倒入烧杯中。

步骤4:将三颈烧瓶中液体进行处理,分离出4-溴甲苯和2-溴甲苯,两者的总产量为51.3g

回答下列问题:

(1)实验中液溴的滴加方式是__________;在分液漏斗中加入80g液溴,再加入10mL水的目的是_________

(2)冷凝水应从冷凝管的________(ab)端进入;实验中发现分水器中的液体出现回流,应采取操作是_____________________

(3)写出反应装置中生成4-溴甲苯的化学方程式:_________。分离出4-溴甲苯和2-溴甲苯,应采用的操作是___________

(4)该实验装置中还缺少的必要实验仪器是____________

(5)反应温度保持在2025℃之间,其原因是__________

(6)本实验中,一溴甲苯(4-溴甲苯和2-溴甲苯)的产率为_________

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