题目内容
【题目】四氧化三锰(Mn3O4)广泛应用于生产软磁材料、催化材料制备领域。一种以低品位锰矿(含MnCO3、Mn2O3、MnOOH及少量Fe2O3、Al2O3、SiO2)为原料生产Mn3O4的工艺流程如图:
已知:(NH4)2SO4NH3↑+NH4HSO4
回答下列问题:
(1)MnOOH中Mn的化合价为___。
(2) “溶浸”中H2O2的作用是___。
(3) “滤渣2”的主要成分有___。
(4) “母液”溶质的主要成分是___,循环利用该物质的方案是___。
(5)氧化”时,将固体加入水中,70℃水浴加热,通空气氧化,将固体全部转化为Mn3O4。Mn(OH)2生成Mn3O4的化学方程式为___。反应后溶液pH___(填“增大”、“减小”或“不变”)。
【答案】+3 将+3价Mn元素还原成Mn2+ Fe(OH)3、Al(OH)3 (NH4)2SO4 加热到213~308℃分解生成氨气和NH4HSO4,分别循环到沉锰和溶浸中,或加H2SO4生成NH4HSO4循环到溶浸中 6Mn(OH)2+O22Mn3O4+6H2O 减小
【解析】
锰矿粉(含MnCO3、Mn2O3、MnOOH及少量Fe2O3、Al2O3、SiO2)加NH4HSO4、H2O2溶浸,MnCO3、Mn2O3、MnOOH转化为Mn2+,Fe2O3、Al2O3转化为Fe2+、Al3+,SiO2不溶而成滤渣1;加入Mn(OH)2调pH=5,此时Fe3+、Al3+转化为Fe(OH)3、Al(OH)3,成为滤渣2的成分;加入氨水沉锰,此时锰转化为Mn(OH)2、Mn2(OH)2SO4,通空气氧化,70℃水浴加热,即得Mn3O4。
(1)MnOOH中O显-2价,H显+1价,依据化合价的代数为0,可求出Mn的化合价为+3。答案为:+3;
(2) “溶浸”中,有一部分Mn由+3价降为+2价,所以H2O2的作用是将+3价Mn元素还原成Mn2+。答案为:将+3价Mn元素还原成Mn2+;
(3) 由以上分析知,“滤渣2”的主要成分有Fe(OH)3、Al(OH)3。答案为:Fe(OH)3、Al(OH)3;
(4) 由以上分析知,“母液”溶质的主要成分是(NH4)2SO4,循环利用该物质的方案是加热到213~308℃分解生成氨气和NH4HSO4,分别循环到沉锰和溶浸中,或加H2SO4生成NH4HSO4循环到溶浸中。答案为:(NH4)2SO4;加热到213~308℃分解生成氨气和NH4HSO4,分别循环到沉锰和溶浸中,或加H2SO4生成NH4HSO4循环到溶浸中;
(5)氧化”时,Mn(OH)2利用70℃水浴加热,通空气氧化,生成Mn3O4,化学方程式为6Mn(OH)2+O22Mn3O4+6H2O。Mn(OH)2呈碱性,Mn3O4难溶于水,所以反应后溶液pH减小。答案为:6Mn(OH)2+O22Mn3O4+6H2O;减小。
【题目】乙烯、苯乙烯均是重要的化工原料。
工业上可用乙苯催化脱氢方法制备苯乙烯
①已知部分化学键的键能如下:
化学键 | C-H | C-C | H-H | |
键能/(kJ/mol) | 412 | 348 | 612 | 436 |
则+H2(g)的________kJ/mol。
②实际生产中常在恒压条件下掺入高温水蒸气作为反应体系的稀释剂水蒸气不参加反应。在一定压强、900 K的条件下,乙苯的平衡转化率随着的增大而________填“增大”“减小”或“不变”。随着反应的进行,少量积碳会使催化剂活性减弱,水蒸气还有利于恢复催化剂活性,原因是____________用化学方程式表示。
苯乙烯可由乙苯和催化脱氢制得。其反应历程如下:
乙苯平衡转化率与的关系如图所示,当P(CO2)< 15 kPa时,乙苯平衡转化率随着增大而增大,其原因是__________,当P(CO2)> 15 kPa时,乙苯平衡转化率随着增大反而减小,其原因是____________。
研究表明金属次卟啉二甲酯能够顺利地选择性催化氧化苯乙烯生成苯甲醛,以该反应原理设计成酸性燃料电池,则电池负极的电极反应式为 ________。若该电池消耗标准状况下22.4L的,则外电路中理论上转移电子的物质的量为________。
(4)上海交通大学仇毅翔等研究了不同含金化合物催化乙烯加氢的反应历程如下图所示:
则____________,催化乙烯加氢效果较好的催化剂是________(选填“”或“”)。