题目内容
【题目】锌锰干电池是很古老的一次性电池，它的生产原料主要有软锰矿和闪锌矿。已知闪锌矿中含ZnS约80%，FeS、CuS、SiO2共约7%，其余为水分；软锰矿中含MnO2约a%，SiO2约20%，Al2O3约4%，其余为水分。科研人员开发了综合利用软锰矿和闪锌矿的同槽酸浸工艺，工艺流程如下图所示。
请回答下列问题：
(1)反应I需不断搅拌，目的是____________________________。
(2)检验反应I的滤液中含有Fe3+的试剂为____________；写出反应I中由FeS生成Fe3+的离子方程式____________________________________。
(3)反应Ⅱ加入适量锌的作用是__________________；反应III中MnO2的作用是________________。
(4)已知ZnCO3、MnCO3的Ksp分别为1.4×10-10、2.2×10-11；要使反应IV之后的溶液中Zn2+、Mn2+浓度均降到1.0×10-6mol/L，则溶液中残留的CO32-浓度至少为__________mol/L。
(5)图是Na2SO4和Na2SO410H2O的溶解 度曲线(g/100g水)，则Ⅳ中得到Na2SO4固体的操作是：将分离出MnCO3和ZnCO3后的滤液________→__________→ 用乙醇洗涤→干燥。用乙醇洗涤而不用水洗的原因是_________________________________________。
【答案】加快反应速率，提高原料利用率。 KSCN(或苯酚) 2FeS+3MnO2+12H+ =2Fe3+ +2S+3Mn2+ +6H2O 将溶液中的Cu2+还原成Cu 将Fe2+氧化成Fe3+ 1.4×10-4 蒸发结晶 趁热过滤 防止Na2SO4固体转化为Na2SO410H2O，并防止Na2SO4因溶于水而损耗
【解析】
（1）反应I是闪锌矿、软锰矿在硫酸中的溶解过程，搅拌是为了加快反应速率，提高原料利用率；
（2）溶液中是否含有Fe3+，检验试剂一般选择KSCN(或苯酚)；反应I中由FeS和MnO2在酸性溶液中反应生成Fe3+、H2O、S、Mn2+；
（3）由图可知，反应Ⅱ加入适量锌有铜析出，故反应Ⅱ是将溶液中的Cu2+还原为Cu；反应III中加入MnO2，将Fe2+氧化成Fe3+，最终生成Fe(OH)3沉淀；
（4）欲使Zn2+、Mn2+浓度均降到1.0×10-6mol/L，依据ZnCO3、MnCO3溶度积常数，可求CO32-浓度；
（5）由图像溶解度曲线变化可知，Na2SO4的溶解度，在温度较高时，随温度升高而降低，而Na2SO410H2O的溶解度，随温度升高而升增大，欲得到Na2SO4晶体，应采取加热蒸发溶剂使Na2SO4结晶析出，并趁热过滤；因Na2SO4在乙醇中难于溶解，所以用乙醇而不用水洗涤，即防止Na2SO4和水作用生成Na2SO410H2O，又能防止Na2SO4因溶于水而损耗。
（1）反应I是闪锌矿、软锰矿在硫酸中的溶解过程，搅拌是为了加快反应速率，提高原料利用率；
本题答案为：加快反应速率，提高原料利用率。
（2）Fe3+遇到KSCN溶液变成血红色，Fe3+遇到苯酚溶液显紫色，故欲检验I的滤液中含有Fe3+的试剂为：KSCN(或苯酚)；反应I中由FeS和MnO2在酸性溶液中反应生成Fe3+、H2O、S、Mn2+，反应的的离子方程式为：2FeS+3MnO2+12H+ =2Fe3+ +2S+3Mn2+ +6H2O；
本题答案为：KSCN(或苯酚)、2FeS+3MnO2+12H+ =2Fe3+ +2S+3Mn2+ +6H2O。
（3）由图可知，反应Ⅱ加入适量锌有铜析出，故反应Ⅱ是将溶液中的Cu2+还原为Cu；反应III中加入MnO2，将Fe2+氧化成Fe3+，最终生成Fe(OH)3沉淀；
本题答案为：将溶液中的Cu2+还原成Cu；将Fe2+氧化成Fe3+。
（4）欲使Zn2+、Mn2+浓度均降到1.0×10-6mol/L，根据ZnCO3的Ksp=1.4×10-10，即c(Zn2+)c(CO32-)=1.4×10-10，求得：c(CO32-)=1.4×10-10÷（1.0×10-6）=1.4
mol/L，同理可求使Mn2+沉淀，当Mn2+浓度均降到1.0×10-6mol/L时，c(CO32-)=2.2
mol/L，所以溶液中残留的CO32-浓度至少为1.4mol/L ；
本题答案为：1.4。
（5）由图像溶解度曲线变化可知，Na2SO4的溶解度，在温度较高时，随温度升高而降低，而Na2SO410H2O的溶解度，随温度升高而升增大，欲得到Na2SO4晶体，应采取加热蒸发溶剂使Na2SO4结晶析出，并趁热过滤；因Na2SO4在乙醇中难于溶解，所以用乙醇洗涤即防止Na2SO4和水作用生成Na2SO410H2O，又能防止Na2SO4因溶于水而损耗；
本题答案为：蒸发结晶 、趁热过滤、防止Na2SO4固体转化为Na2SO410H2O，并防止Na2SO4因溶于水而损耗。
【题目】将一定量的SO2(g)和O2(g)分别通入体积为2L的恒容密闭容器中，在不同温度下进行反应，得到如下表中的两组数据：已知2SO2(g)+ O2(g) 
2SO3(g) △H＜0
实验 编号 | 温度/℃ | 平衡常数 | 起始量/mol | 平衡量/mol | 达到平衡所需时间/min | ||
SO2 | O2 | SO2 | O2 | ||||
1 | T1 | K1 | 4 | 2 | x | 0.8 | 6 |
2 | T2 | K2 | 4 | 2 | 0.4 | y | t |
下列说法中不正确的是
A. x＝2.4
B. T1、T2的关系：T1＞T2
C. K1、K2的关系：K2＞K1
D. 实验1在前6 min的反应速率v(SO2)＝0.2 mol·L－1·min－1
【题目】(1)用H2O2和H2SO4 的混合溶液可溶出印刷电路板金属粉末中的铜。已知：Cu(s) +2H+(aq) =Cu2+(aq) +H2(g) △H=64kJ/mol；2H2O2(l)=2H2O(l)+O2(g) △H= -196kJ/mol；H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) △H= -286kJ/mol.在H2SO4溶液中Cu与H2O2反应生成Cu2+和H2O的热化学方程式为___________。
(2)控制其他条件相同，印刷电路板的金属粉末用10℅H2O2和3.0 mol/L的H2SO4混合溶液处理，测得不同温度下铜的平均溶解速率(见下表)。
温 度(℃) | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 |
铜平均溶解速率×10-3mol.L-1.min-1 | 7.34 | 8.01 | 9.25 | 7.98 | 7.24 | 6.73 | 5.76 |
当温度高于40℃时，铜的平均溶解速率随着反应温度升高而下降，其主要原因是______________。
(3)在提纯后的CuSO4溶液中加入一定量的Na2SO3和NaCl溶液，加热，生成CuCl沉淀，制备CuCl的离子方程式是_________________________。
【题目】甲醇是一种可再生能源，由CO2制备甲醇的过程可能涉及的反应如下：
反应Ⅰ：CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) △H1=－49.58 kJmol－1
反应Ⅱ：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2
反应Ⅲ：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H3=－90.77 kJmol－1
回答下列问题：
(1)反应Ⅱ的△H2=_________，若反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ平衡常数分别为K1、K2、K3，则K2=________(用K1、K3表示)。
(2)反应Ⅲ自发进行条件是___________(填“较低温度”、“较高温度”或“任何温度”)。
(3)在一定条件下2 L恒容密闭容器中充入3 mol H2和1.5 mol CO2，仅发生反应Ⅰ，实验测得不同反应温度与体系中CO2的平衡转化率的关系，如下表所示。
温度(℃) | 500 | T |
CO2的平衡转化率 | 60℅ | 40℅ |
①T______500℃(填“>”、“<” 、“=”)。
②温度为500℃时，该反应10 min时达到平衡。用H2表示该反应的反应速率v(H2)=______________；该温度下，反应I的平衡常数K=______________L2/mol2
(4)由CO2制备甲醇还需要氢气。工业上用电解法制取Na2FeO4，同时获得氢气：Fe+2H2O+2OH
FeO42+3H2↑，工作原理如图所示。电解一段时间后，c(OH)降低的区域在__________ (填“阴极室”或“阳极室”)。该室发生的电极反应式为：___________________________。
