题目内容
废旧物的回收利用既有利于节约资源,又有利于保护环境。某研究小组同学以废旧锌锰干电池为原料,将废旧电池含锌部分转化成ZnSO4·7H2O,含锰部分转化成纯度较高的MnO2,将NH4Cl溶液应用于化肥生产中,实验流程如下:
(1)操作②中所用的加热仪器应选 (选填“蒸发皿”或“坩埚”)。
(2)将溶液A处理的第一步是加入氨水调节pH为9,使其中的Fe3+和Zn2+沉淀,请写出氨水和Fe3+反应的离子方程式 。
(3)操作⑤是为了除去溶液中的Zn2+。已知25℃时,
由上表数据分析应调节溶液pH最好为 (填序号)。
a.9 b.10 c.11
(4) MnO2精处理的主要步骤:
步骤1:用3%H2O2和6.0mol/L的H2SO4的混和液将粗MnO2溶解,加热除去过量H2O2,得MnSO4溶液(含少量Fe3+)。反应生成MnSO4的离子方程式为 ;
步骤2:冷却至室温,滴加10%氨水调节pH为6,使Fe3+沉淀完全,再加活性炭搅拌,抽滤。加活性炭的作用是 ;
步骤3:向滤液中滴加0.5mol/L的Na2CO3溶液,调节pH至7,滤出沉淀、洗涤、干燥,灼烧至黑褐色,生成MnO2。灼烧过程中反应的化学方程式为 。
(5) 查文献可知,粗MnO2的溶解还可以用盐酸或者硝酸浸泡,然后制取MnCO3固体。
①在盐酸和硝酸溶液的浓度均为5mol/L、体积相等和最佳浸泡时间下,浸泡温度对MnCO3产率的影响如图4,由图看出两种酸的最佳浸泡温度都在 ℃左右;
②在最佳温度、最佳浸泡时间和体积相等下,酸的浓度对MnCO3产率的影响如图5,由图看出硝酸的最佳浓度应选择 mol/L左右。
(1)操作②中所用的加热仪器应选 (选填“蒸发皿”或“坩埚”)。
(2)将溶液A处理的第一步是加入氨水调节pH为9,使其中的Fe3+和Zn2+沉淀,请写出氨水和Fe3+反应的离子方程式 。
(3)操作⑤是为了除去溶液中的Zn2+。已知25℃时,
NH3·H2O的Kb | Zn2+完全沉淀的pH | Zn(OH)2溶于碱的pH |
1.8×10-5 | 8.9 | >11 |
由上表数据分析应调节溶液pH最好为 (填序号)。
a.9 b.10 c.11
(4) MnO2精处理的主要步骤:
步骤1:用3%H2O2和6.0mol/L的H2SO4的混和液将粗MnO2溶解,加热除去过量H2O2,得MnSO4溶液(含少量Fe3+)。反应生成MnSO4的离子方程式为 ;
步骤2:冷却至室温,滴加10%氨水调节pH为6,使Fe3+沉淀完全,再加活性炭搅拌,抽滤。加活性炭的作用是 ;
步骤3:向滤液中滴加0.5mol/L的Na2CO3溶液,调节pH至7,滤出沉淀、洗涤、干燥,灼烧至黑褐色,生成MnO2。灼烧过程中反应的化学方程式为 。
(5) 查文献可知,粗MnO2的溶解还可以用盐酸或者硝酸浸泡,然后制取MnCO3固体。
①在盐酸和硝酸溶液的浓度均为5mol/L、体积相等和最佳浸泡时间下,浸泡温度对MnCO3产率的影响如图4,由图看出两种酸的最佳浸泡温度都在 ℃左右;
②在最佳温度、最佳浸泡时间和体积相等下,酸的浓度对MnCO3产率的影响如图5,由图看出硝酸的最佳浓度应选择 mol/L左右。
(15分)
(1)坩埚(1分)
(2)Fe3+ + 3NH3·H2O = Fe(OH)3 + 3NH4+(2分)
(3)a (2分)
(4)MnO2 + H2O2 + 2H+ = Mn2+ + 2H2O + O2 (2分)
吸附聚沉,有利于氢氧化铁形成较大颗粒沉淀(2分)
2MnCO3 + O2 = 2MnO2 + 2CO2(2分)
(5)①60(2分,57-63都正确) ②6(2分,5.7-6.3都正确)
(1)坩埚(1分)
(2)Fe3+ + 3NH3·H2O = Fe(OH)3 + 3NH4+(2分)
(3)a (2分)
(4)MnO2 + H2O2 + 2H+ = Mn2+ + 2H2O + O2 (2分)
吸附聚沉,有利于氢氧化铁形成较大颗粒沉淀(2分)
2MnCO3 + O2 = 2MnO2 + 2CO2(2分)
(5)①60(2分,57-63都正确) ②6(2分,5.7-6.3都正确)
试题分析:
(1)固体灼烧要放在坩埚内,移动、使用时要用坩埚钳夹取。
(2)碱与盐以生成新碱和新盐,氨水和Fe3+反应生成NH4+和Fe(OH)3,要注意氨水是弱碱,Fe(OH)3是沉淀,写成离子方程式不能拆开
(3)根据“将溶液A处理的第一步是加入氨水调节pH为9,使其中的Fe3+和Zn2+沉淀”和表格中数据可知,Zn2+完全沉淀的pH是8.9,pH高于8.9Zn(OH)2会溶解,所以pH是9最适合。
(4)反应原理为在酸性条件下, MnO2将H2O2氧化为O2,自身被还原为MnSO4,
该反应的反应物为H2O2,MnO2,H2SO4,生成物是MnSO4,O2,H2O,写成离子方程式为
H2O2+MnO2+2H+= Mn2++O2↑+2H2O。
活性炭的作用是吸咐,据题意“使Fe3+沉淀完全”可知,Fe3+生成Fe(OH)3被活性炭吸咐形成较大颗粒而聚沉。
据题意,滤液中Mn2+与Na2CO3反应生成MnCO3沉淀,经灼烧生成MnO2,很显然MnCO3被氧化为MnO2,因此反应还要O2参加,同时还有CO2生成。
(5)从两张图片上很容易看出在60℃附近MnO2产率最大,硝酸的最佳浓度是6mol/L
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