题目内容

【题目】工业上主要采用软锰矿和闪锌矿联合生产MnO2和锌。软锰矿主要成分为MnO2;还含少量Al2O3SiO2杂质。闪锌矿主要成分为ZnS,还含少量FeSCuS杂质。现用稍过量的软锰矿和闪锌矿为原料,经过一系列处理后分别在两个电极生成产品“MnO2和锌”。工艺流程如下:

已知:Ⅰ:金属硫化物、硫酸、二氧化锰三者发生的反应均是氧化还原反应。

例如:MnO2+ZnS+2H2SO4MnSO4+ZnSO4+S+2H2O.

4X-+Mn2+MnX42-X-不参与电极反应。Zn2+X-不反应。

Ⅲ:各种金属离子完全沉淀的pH如下表:

Zn2+

Mn2+

Fe2+

Fe3+

A13+

pH

8.0

10.1

9.0

3.2

4.7

回答下列问题:

1操作I的名称是_____________________

2物质CMnO2ZnO的混合物。加入物质C充分作用后,过滤,所得固体的成分是________(用化学式表示)

3电解溶液D的装置如下图所示,两个电极都是惰性电极。

①硫酸钠的作用是________________________

②b电极的电极反应式是______________________a电极的电极反应式是_______________________

4若一定质量的闪锌矿中含1.76kgFeS,则在上述流程中1.76kgFeS消耗MnO2的质量为_______kg

5现有0.4mol/L Mn(NO3)20.8mol/LZn(NO3)2的混合溶液100mL,向该混合液中逐滴加入Na2S溶液,当MnS沉淀一定程度时,测得c(Mn2+)=2.0×10-3 mol/L,则此时c(Zn2+)=________[已知Ksp(ZnS)=1.3×10-24Ksp(MnS)=2.6×10-13]

【答案】 过滤 Al(OH)3Fe(OH)3 增强溶液的导电性 Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+ Zn2+ +2e- = Zn 2.61 1.0×10-14mol/L

【解析】由题中信息可知,向软锰矿和闪锌矿中加入硫酸发生氧化还原反应,过滤后得到的固体A为单质SSiO2溶液A中含有Mn2+Zn2+Al3+Fe3+Cu2+H+等,向溶液A中加入金属锌得到酸性溶液B说明溶液A中的H+未完全反应,则Zn只和Fe3+Cu2+H+反应,所得固体BCu,溶液B中含有Mn2+Zn2+Al3+Fe2+H+等,向溶液B中加入物质CCMnO2ZnO的混合物在酸性条件下MnO2Fe2+氧化成Fe3+调节溶液pHAl3+Fe3+生成Al(OH)3Fe(OH)3沉淀,过滤后除去,将滤液浓缩后加入试剂NaX得溶液D,电解得产品MnO2和锌

(1). 将固体A和溶液A分离的操作为过滤,故答案为:过滤;

(2). 由上述分析可知,向溶液B中加入物质C调节溶液pH,可以将Al3+Fe3+生成Al(OH)3Fe(OH)3沉淀而除去,故答案为:Al(OH)3Fe(OH)3

(3). . 电解时加入少量硫酸钠,可以增强溶液的导电性,故答案为:增强溶液的导电性

. 由电解装置图可知,b为电解池的阳极,Mn2+在阳极失电子生成MnO2,电极反应式为Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+a为电解池的阴极,Zn2+在阴极得电子生成单质Zn电极反应式为Zn2+ +2e- = Zn故答案为:Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+Zn2+ +2e- = Zn

(4). 根据题中信息可知,酸性条件下FeSMnO2发生的化学方程式为:3MnO22FeS6H2SO4=Fe2(SO4)33MnSO42S6H2O根据反应方程式有:3MnO22FeS1.76kgFeS消耗MnO2的质量为 = 2.61kg,故答案为:2.61

(5). Mn(NO3)2Zn(NO3)2的混合溶液中逐滴加入Na2S溶液,当MnS沉淀一定程度时,测得c(Mn2+)=2.0×10-3 mol/L则溶液中c(S2)= =mol/L=1.3×10-10 mol/L,此时c(Zn2+)==mol/L=1.0×10-14mol/L故答案为:1.0×10-14mol/L

练习册系列答案
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(1) 工业生产尾气中的CO2捕获技术之一是氨水溶液吸收技术,工艺流程是将烟气冷却至15.5~26.5℃后用氨水吸收过量的CO2,该反应的化学方程式为_____________。在用氨水吸收前,烟气需冷却至15.5~26.5℃的可能原因是_________________

(2) 该研究成果用CO2制取高辛烷值汽油的路线是先将CO2按逆水煤气反应生成CO,然后由CO与H2反应生成烃,产物中汽油组分占所有烃类产物的百分比近80%。

① 已知:H2 (g)+O2 (g) === H2O(l) ΔH1= —285.8 kJ·mol-1

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试写出25℃、101kPa条件下,CO2与H2反应生成汽油(以C8H18表示)的热化学方

程式__________________________

② 在一实验容器中充入一定量的CO2和H2,若加入催化剂恰好完全反应,且产物只生成C5以上的烃类物质和水,则CO2与H2的物质的量之比不低于________

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CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)  

CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)

① 已知反应④在某温度下的平衡常数为K=400。此温度下,在一恒容密闭容器中加入CH3OH,反应到某时刻测得各组分的浓度如下:

物质

CH3OH

CH3OCH3

H2O

浓度/(mol·L-1

0.44

0.6

0.6

此时正、逆反应速率的大小:v(正) ______ v(逆) (填“>”、“<”或“=”)。

若加入CH3OH后,经10 min反应达到平衡,该时间内反应速率v(CH3OH)=_____

② 某科研小组在反应温度503K~543K,反应压强分别是3、4、5、6、7MPa,n(CO)/n(CO+CO2)=0.5的情况下计算了二甲醚的平衡收率(二甲醚实际产量与反应物总量之比),结果如图1所示。

a~e曲线分别对应不同的压强条件,则e对应的压强是______,理由是___________

该科研小组在反应温度523K、反应压强5MPa的条件下,按照合成反应的化学计量比进料,改变n(CO)/n(CO+CO2)的比例,二甲醚的平衡收率的变化规律如图2所示。

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a. 该反应方程式为:CH4+H2O = CO+3H2

b. 该反应平衡前后压强比为3:4

c. 该反应体系中含氢元素的化合物有3种

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