题目内容
【题目】高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料,工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备,工艺如下图所示。回答下列问题:
相关金属离子[c0(Mn+)=0.1 mol·L1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:
金属离子 | Mn2+ | Fe2+ | Fe3+ | Al3+ | Mg2+ | Zn2+ | Ni2+ |
开始沉淀的pH | 8.1 | 6.3 | 1.5 | 3.4 | 8.9 | 6.2 | 6.9 |
沉淀完全的pH | 10.1 | 8.3 | 2.8 | 4.7 | 10.9 | 8.2 | 8.9 |
(1)“滤渣1”含有S和__________________________;写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式_______________________________________。
(2)“氧化”中添加适量的MnO2的作用是将________________________,检验生成离子试剂___________。
(3)“调pH”除铁和铝,溶液的pH范围应调节为_______~6之间,除铝的离子反应方程式是__________。
(4)“除杂1”的目的是除去Zn2+和Ni2+,“滤渣3”的主要成分是______________。
(5)氧化中除了添加适量MnO2还可以用H2O2来氧化,写出该离子反应_______________。
(6)写出“沉锰”的离子方程式_______________________________________。
(7)层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料,其化学式为LiNixCoyMnzO2,其中Ni、Co、Mn的化合价分别为+2、+3、+4。当x=y=时,z=___________。
(8)写出Fe2+和HNO3的离子反应__________。
【答案】SiO2(不溶性硅酸盐) MnO2+MnS+2H2SO4=2MnSO4+S+2H2O 将Fe2+氧化为Fe3+ KSCN溶液 4.7 Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+ NiS和ZnS 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3+ +2H2O Mn2++2=MnCO3↓+CO2↑+H2O 3Fe2+ +4H++NO3-=3Fe3++NO↑+2H2O
【解析】
(1)SiO2难溶于硫酸;“溶浸”中二氧化锰能氧化硫化锰生成硫酸锰、硫和水;
(2)MnO2具有氧化性,可以将Fe2+氧化为Fe3+;KSCN溶液遇Fe3+变红;
(3)Fe3+完全沉淀的pH是2.8,Al3+完全沉淀的pH是4.7;氨水与硫酸铝反应生成氢氧化铝沉淀和硫酸铵;
(4)加入Na2S除去Zn2+和Ni2+,生成沉淀NiS和ZnS;
(5)H2O2和Fe2+反应,氧化产物是Fe3+、还原产物是H2O;
(6)“沉锰”过程中硫酸锰和碳酸氢铵反应生成碳酸锰沉淀、硫酸铵、二氧化碳;
(7)根据元素化合价代数和等于0计算z值;
(8)Fe2+和HNO3发生氧化还原反应,氧化产物是Fe3+、还原产物是NO。
(1)SiO2难溶于硫酸,所以“滤渣1”含有SiO2;“溶浸”中二氧化锰能氧化硫化锰生成硫酸锰、硫和水,根据得失电子守恒,反应方程式是MnO2+MnS+2H2SO4=2MnSO4+S+2H2O;
(2)MnO2具有氧化性,“氧化”中添加适量的MnO2的作用是将Fe2+氧化为Fe3+;KSCN溶液遇Fe3+变红,检验Fe3+的试剂是KSCN溶液;
(3)Fe3+完全沉淀的pH是2.8,Al3+完全沉淀的pH是4.7,“调pH”除铁和铝,溶液的pH范围应调节为4.7~6之间,氨水与硫酸铝反应生成氢氧化铝沉淀和硫酸铵,反应的离子方程式是Al3++3NH3H2O=Al(OH)3↓+3NH4+;
(4)加入Na2S除去Zn2+和Ni2+,生成沉淀NiS和ZnS,所以“滤渣3”的主要成分是NiS和ZnS;
(5)H2O2和Fe2+反应,氧化产物是Fe3+、还原产物是H2O,反应的离子方程式是2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3+ +2H2O;
(6)“沉锰”过程中硫酸锰与碳酸氢铵反应生成碳酸锰沉淀、硫酸铵、二氧化碳,反应的离子方程式是Mn2++2=MnCO3↓+CO2↑+H2O;
(7)LiNixCoyMnzO2,其中Ni、Co、Mn的化合价分别为+2、+3、+4。当x=y=时,根据元素化合价代数和等于0,1+2+3+4z-2×2=0,z=;
(8)Fe2+和HNO3发生氧化还原反应,氧化产物是Fe3+、还原产物是NO,根据得失电子守恒,反应的离子方程式是3Fe2+ +4H++NO3-=3Fe3++NO↑+2H2O。
【题目】I.(1)写出H2CO3的电离方程式:__________________________________________。
(2)现有①CH3COOH、②HCl两种溶液,选择填空:
A.①>② B.①<② C.①﹦②
①当它们物质的量浓度相等时,中和等体积、等物质的量浓度的烧碱溶液需两种酸溶液的体积关系为____________。
②当它们氢离子浓度相同、体积相同时,分别加入足量锌,相同状况下产生气体体积关系为____________。
II.煤化工产业中常用合成气(主要成分是氢气和一氧化碳气体)合成氨和甲醇。请回答:
(1)工业合成氨的化学方程式为N2+3H22NH3 ,在某压强恒定的密闭容器中加入2 mol N2和4 mol H2,达到平衡时,N2的转化率为50%,体积变为10 L。则该条件下的平衡常数为________。
(2)合成甲醇的主要反应是2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) ΔH=-90.8 kJ·mol-1,t ℃下此反应的平衡常数为160。此温度下,在密闭容器中开始只加入CO、H2,反应10 min后测得各组分的浓度如:
物质 | H2 | CO | CH3OH |
浓度(mol·L-1) | 0.2 | 0.1 | 0.4 |
①该时间段内反应速率v(H2)=________。
②比较此时正、逆反应速率的大小:v正________v逆(填“>”、“<”或“=”)。
③反应达到平衡后,保持其它条件不变,若只把容器的体积缩小一半,平衡______(填“逆向”、“正向”或“不”)移动,平衡常数K_________(填“增大”、“减小”或“不变”)。