题目内容
7.MnO2是具有多种特殊功能的材料,工业上用菱铁矿(MnCO3)为原料制备MnO2的工业流程如下:试回答以下问题:
(1)提高水浸效率的方法有加热、搅拌(填两种).实验室里洗涤MnO2时用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒.NaClO的电子式为
(2)反应①的化学方程式为(NH4)2SO4+MnCO3=MnSO4+2NH3↑+CO2↑+H2O.
(3)反应②生成MnO2的同时,得到一种黄绿色的气体,则该反应的离子方程式为Mn2++2ClO-=MnO2↓+Cl2↑.
(4)反应②的尾气常温下通入NaOH溶液后,生成NaClO可循环利用,若制得87gMnO2,理论上还需要补充NaClO1mol.
(5)工业上还可以将菱锰矿用硫酸直接浸取后,通过电解MnSO4和H2SO4的混合液制备MnO2,则电解时阳极的电极反应式为Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+.
分析 菱铁矿粉碎后加入硫酸铵,并加热至450℃,然后水浸得到MnSO4溶液,在MnSO4溶液中加入NaClO发生氧化还原反应可生成MnO2,
(1)提高水浸的效率,可升高温度、充分搅拌以增大接触面积,实验室里洗涤MnO2时可用烧杯、漏斗、玻璃棒等仪器;
(2)MnCO3和硫酸铵发生反应生成硫酸锰、氨气和二氧化碳;
(3)反应②生成MnO2的同时,得到一种黄绿色的气体,说明生成氯气,该反应为氧化还原反应;
(4)n(MnO2)=$\frac{87g}{87g/mol}$=1mol,结合Mn2++2ClO-=MnO2↓+Cl2↑和Cl2+2NaOH=NaCl+NaCl+H2O可计算;
(5)通过电解MnSO4和H2SO4的混合液制备MnO2,则Mn元素化合价升高,被氧化,应为阳极反应.
解答 解:菱铁矿粉碎后加入硫酸铵,并加热至450℃,然后水浸得到MnSO4溶液,在MnSO4溶液中加入NaClO发生氧化还原反应可生成MnO2,
(1)提高水浸的效率,可升高温度、充分搅拌以增大接触面积,实验室里洗涤MnO2时可用烧杯、漏斗、玻璃棒等仪器,NaClO为离子化合物,电子式为
,
故答案为:加热;搅拌;烧杯、漏斗、玻璃棒;
;
(2)MnCO3和硫酸铵发生反应生成硫酸锰、氨气和二氧化碳,反应的方程式为(NH4)2SO4+MnCO3=MnSO4+2NH3↑+CO2↑+H2O,利用铵根离子水解呈酸性的特点进行反应,
故答案为:(NH4)2SO4+MnCO3=MnSO4+2NH3↑+CO2↑+H2O;
(3)反应②生成MnO2的同时,得到一种黄绿色的气体,说明生成氯气,该反应为氧化还原反应,反应的离子方程式为Mn2++2ClO-=MnO2↓+Cl2↑,
故答案为:Mn2++2ClO-=MnO2↓+Cl2↑;
(4)n(MnO2)=$\frac{87g}{87g/mol}$=1mol,由Mn2++2ClO-=MnO2↓+Cl2↑可知生成1mol氯气,需要2molNaCl,由Cl2+2NaOH=NaCl+NaCl+H2O可知1molNaClO,则还需要1molNaClO,
故答案为:1;
(5)通过电解MnSO4和H2SO4的混合液制备MnO2,则Mn元素化合价升高,被氧化,应为阳极反应,电极方程式为Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+,
故答案为:Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+.
点评 本题考查物质制备实验方案的设计,为高频考点,把握流程中发生的化学反应及混合物分离方法为解答的关键,侧重分析能力及推断能力的考查,题目难度不大.
| A. | 硒化氢(H2Se)是有色、有毒的气体,比H2S稳定 | |
| B. | 砹(At)为有色固体,AgAt难溶于水也不溶于稀硝酸 | |
| C. | 在氧气中,铷(Rb)的燃烧产物比钠的燃烧产物更复杂 | |
| D. | 硫酸锶(SrSO4)是难溶于水的白色固体 |
| A. | 该合成过程是化学变化 | B. | 该元素在第七周期ⅤⅡA族 | ||
| C. | 该元素是非金属性比较强的元素 | D. | 该元素形成的氢化物比较稳定 |
| 离子 | 开始沉淀时的PH | 完全沉淀时的PH |
| Fe3+ | 1.9 | 3.2 |
| Fe2+ | 7.5 | 9.7 |
| Zn2+ | 6.4 | 8.0 |
(2)在反应3前要将菱锌矿研磨,其目的是增大反应物的接触面积,加快反应速率,提高浸取率
(3)反应4的目的:将Fe2+氧化为Fe3+
(4)物质1最佳选用:C(填符号),调节pH至3.2-6.4(填范围),目的是将Fe3+完全转化为Fe(OH)3除去
A.NH3•H2O B.NaOH C.ZnO
(5)反应8从溶液中获得ZnCl2,加热前需通入足量的HCl气体,目的抑制Zn2+(ZnCl2)的水解.
| A. | 新制氯水呈淡黄绿色(HCl) | |
| B. | 新制氯水中滴加AgNO3溶液生成白色沉淀(Cl-) | |
| C. | 向NaHCO3溶液中加入新制氯水,有无色气泡(H+) | |
| D. | 将有色布条放入新制氯水中,有色布条褪色(HClO) |
i.打开弹簧夹,缓慢通入N2,并保持后续反应均在N2氛围中进行;
ii.加入pH 已调至2.5 的 0.01mol•L-1KNO3酸性溶液100mL,一段时间后铁粉部分溶解,
溶液逐渐变为浅绿色;待铁粉不再溶解,静置后发现,剩余固体表面有少量白色物
质附着;
iii.过滤剩余固体时,表面的白色物质变为红褐色;
iv.检测到滤液中存在NO3-、NH4+和Fe2+.
(1)通入N2并保持后续反应均在N2 氛围中进行的实验目的是避免空气中氧气对Fe与NO3-离子反应的干扰.
(2)白色物质是Fe(OH)2,用化学方程式解释其变为红褐色的原因:4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3.
(3)用K3[Fe(CN)6]检验滤液中Fe2+的实验方案是取滤液,加入几滴K3[Fe(CN)6]溶液,有蓝色沉淀生成,证明滤液中存Fe2+,.
(4)取少量滤液,向其中加入几滴KSCN 溶液,无明显现象;再加入几滴稀硫酸,溶液呈红色.溶液变成红色的原因是溶液中存在Fe2+、NO3-离子,加入硫酸,发生反应:3Fe2++NO3-+4H+=3Fe3++NO↑+2H2O,生成的Fe3+和SCN-反应使溶液呈红色.
(5)该同学进一步查阅资料发现,用铁粉、碳粉的混合物脱除硝酸盐,效果更佳.他用上述KNO3溶液继续设计如下实验,探究碳粉的作用
| 假设 | 实验操作 | 现象及结论 |
| 假设1:碳粉可用作还原剂,脱除硝酸盐 | 向烧杯中加入 碳粉一段时间后,测定烧杯中NO3-的浓度 | NO3-浓度无明显变化,说明假设不成立 |
| 假设2:碳粉、铁粉形成无数个微小的原电池,促进了硝酸盐的脱除 | 按下图所示组装实验装置,一段时间后,测定NO3-浓度 | Fe电极部分溶解,电流计指针偏转,说明假设2成立 |