题目内容

1．用软锰矿（MnO2）、黄铁矿（FeS2）酸浸生产硫酸锰（MnSO4），并进一步制取 电解二氧化锰（EMD）的工艺流程如下：
Ⅰ．将软锰矿、黄铁矿和硫酸按一定比例放入反应釜中，搅拌，加热保温反应一定时间．
Ⅱ．向反应釜中加入MnO2、CaCO3试剂，再加入Na2S溶液除掉浸出液中的重金属．
Ⅲ．过滤，向滤液中加入净化剂进一步净化，再过滤，得到精制MnSO4溶液．
IV．将精制MnSO4溶液送入电解槽，电解制得EMD．
请回答下列问题：
（1）步骤I中搅拌、加热的目的是加快反应速率，充分接触．完成酸浸过程中反应的离子方程式：1FeS2+4MnO2+8H+═4Mn2++1Fe2++S+SO42-+4H2O
（2）步骤Ⅱ中加入MnO2用于将浸出液中的Fe2+转化为Fe3+，该反应的离子方程式是MnO2+4H++2Fe2+═Mn2++2Fe3++2H2O．加入CaCO3将浸出液pH调至pH=5，从而除掉铁，请解释用CaCO3除铁的原理：Fe3++3H2O Fe（OH）3+3H+，加入CaCO3后，由于CaCO3（s） Ca2+（aq）+CO32-（aq），CO32-+2H+═CO2↑+H2O，使得Fe3+的水解平衡向正反应方向移动，Fe3+转化为Fe（OH）3沉淀而被除去．
（3）步骤IV中用如图所示的电解装置电解精制的MnSO4溶液，生成EMD的是b极（填“a”或“b”），生成EMD的电极反应式是Mn2++2H2O-2e-═MnO2+4H+．
（4）EMD可用作碱性锌锰电池的材料．已知碱性锌锰电池的反应式为：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn（OH）2．下列关于碱性锌锰电池的说法正确的是BC（填字母序号）．
A．碱性锌锰电池是二次电池
B．碱性锌锰电池将化学能转化为电能
C．正极反应为：2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-
D．碱性锌锰电池工作时，电子由MnO2经外电路流向Zn极．

分析 （1）根据影响反应速率的因素分析；根据原子守恒和得失电子守恒配平方程式；
（2）MnO2把Fe2+氧化为Fe3+，同时生成Mn2+；在溶液中存在水解平衡：Fe3++3H2O Fe（OH）3+3H+，根据平衡移动原理分析；
（3）锰离子在阳极失电子生成二氧化锰；
（4）由反应的总方程式可知，该原电池中，Zn元素化合价升高，被氧化，Mn元素化合价降低，被还原，则锌作负极、二氧化锰作正极，负极电极反应为Zn-2e-+2OH-═ZnO+H2O，正极电极反应为2MnO2+2e-+2H2O═2MnO（OH）+2OH-，电子从负极沿导线流向正极．

解答 解：（1）将软锰矿、黄铁矿和硫酸按一定比例放入反应釜中，搅拌，加热，加热温度升高，反应速率加快，搅拌可以使反应物充分接触；FeS2反应生成Fe2+、S、SO42-，S元素的化合价升高8价，MnO2中Mn元素的化合价降低2价，则FeS2与MnO2的计量数之比为1：4，结合原子守恒得到方程式为：FeS2+4MnO2+8H+═4Mn2++Fe2++S+SO42-+4H2O；
故答案为：加快反应速率，充分接触；1；4；8H+；4；1；1；4H2O；
（2）MnO2把Fe2+氧化为Fe3+，同时生成Mn2+，其反应的离子方程式为：MnO2+4H++2Fe2+═Mn2++2Fe3++2H2O；在溶液中存在水解平衡：Fe3++3H2O Fe（OH）3+3H+，加入CaCO3后，由于CaCO3（s） Ca2+（aq）+CO32-（aq），CO32-+2H+═CO2↑+H2O，溶液中氢离子浓度减小，使得Fe3+的水解平衡向正反应方向移动，因此Fe3+转化为Fe（OH）3沉淀而被除去；
故答案为：MnO2+4H++2Fe2+═Mn2++2Fe3++2H2O；Fe3++3H2O Fe（OH）3+3H+，加入CaCO3后，由于CaCO3（s） Ca2+（aq）+CO32-（aq），CO32-+2H+═CO2↑+H2O，使得Fe3+的水解平衡向正反应方向移动，Fe3+转化为Fe（OH）3沉淀而被除去；
（3）锰离子在阳极失电子生成二氧化锰，b极与正极相连为阳极，所以二氧化锰在b极生成；其电极反应式为：Mn2++2H2O-2e-═MnO2+4H+；
故答案为：b； Mn2++2H2O-2e-═MnO2+4H+；
（4）A．锌锰干电池不能充电，完全放电后不能再使用，属于一次电池，故A错误；
B．原电池装置是向外提供电能的装置，其能量转化为化学能转化为电能，故B正确；
C．正极上二氧化锰得电子发生还原反应，电极反应式为MnO2+e-+H2O═MnO（OH）+OH-，故C正确；
D．电子从负极沿导线流向正极，而电流从正极沿着导线流向负极，则电子由Zn极经外电路流向MnO2，故D错误．
故答案为：BC．

点评 本题考查学生对元素及其化合物的主要性质的掌握、电极反应方程式、阅读题目获取新信息能力、对工艺流程的理解等，难度中等，需要学生具备扎实的基础与综合运用知识、信息分析解决问题能力．

练习册系列答案
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11．在反应：C+CO2　?2CO中，可使反应速率增大的措施是（　　）
①增大压强  ②升高温度 ③通入CO2 ④增加碳的量 ⑤用等量炭粉代替焦炭．
A．①②③B．②③④⑤C．①②③⑤D．②③④
12．下列化学反应既是氧化还原反应，又是反应物总能量低于生成物总能量的是（　　）
A．甲烷在氧气中的燃烧反应B．铝与稀盐酸的反应
C．Ba（OH）2•8H2O与NH4Cl的反应D．灼热的碳与二氧化碳的反应
9．用图中装置进行实验，实验一段时间后，现象与预测不一致的是（　　）
 ①中物质②中物质实验预测
A浓氨水酚酞试液②中溶液变为红色
B浓硝酸淀粉KI溶液②中溶液变为蓝色
C浓盐酸浓氨水大烧杯中有白烟
D饱和的亚硫酸溶液稀溴水②中无明显变化
A．AB．BC．CD．D
16．有关铝的几个实验如下．请填写下列空白．
实验一   毛刷实验
实验过程如图1．
（1）配制Hg（NO3）2溶液时，为抑制水解，需加入少量的硝酸．
（2）铝导线放NaOH溶液的目的是除去表面的氧化膜，其化学方程式为Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O．
（3）生成白色毛状物的实质是铝发生电化腐蚀生成A12O3，其中作正极材料的是d
（填序号）．
a．O2      b．A1       c．Hg（NO3）2      d．Hg
实验二  探究白色毛状物是否含有结晶水
取适量白色毛状物样品放入仪器X称量，质量为m1  g

（4）图2中仪器X应选用以下哪个装置坩埚（填名称）．
（5）上述过程中“冷却“时要在图3所示的装置中进行的原因是防止在冷却过程中吸收空气中的水．
（6）根据所得实验资料，能说明白色毛状物含结晶水的证据是m2＞m3（用代数式表示）．
实验三   验证A12 O3对石蜡油裂解的催化作用按图4连好装置，检查装置的气密性，加入5～6g Al2O3，加热到500℃左右，往Al2O3上滴入石蜡油．已知：石蜡油为液态烷烃混合物（与汽油类似），沸点164～223℃．一定条件下，其裂解产物为乙烯和烷烃的混合物．
（7）使用装置B的目的是将挥发出来的石蜡油冷却，防止对溴水进行萃取，干扰乙烯的检验．
（8）需要再补充一个实验才能证明Al2O3对石蜡油裂解反应有催化作用，请简述其实验方案：不加氧化铝进行上述实验，若溴水不褪色（或褪色时间较长），则证明氧化铝对石蜡的裂解有催化作用．
6．稀土是一种不可再生的战略性资源，被广泛应用于电子信息、国防军工等多个领域．一种从废弃阴极射线管（CRT）荧光粉中提取稀土元素钇（Y）的工艺流程如图1：
已知：①废弃CRT荧光粉的化学组成（某些不参与反应的杂质未列出）如表一所示；
②不同离子沉淀的pH如图2所示．
成分
含量/%
阶段		Y2O3ZnOAl2O3PbO2MgO
预处理前24.2841.827.811.670.19
预处理后68.515.424.335.430.50
（1）步骤I中进行原料预处理的目的为除去ZnO和Al2O3；富集稀土元素；降低后续耗酸量．
（2）步骤Ⅱ中有黄绿色气体产生，该反应的化学方程式为PbO2+4HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$PbCl2+Cl2↑+2H2O．
（3）步骤Ⅲ中发生的主要反应的离子方程式为Al3++3NH3•H2O=Al（OH）3↓+3NH4+．
（4）步骤Ⅳ中除杂试剂DDTC除去的杂质离子有Zn2+、Pb2+，其不能通过直接加碱的方法除去，原因为Zn2+、Pb2+与Y3+沉淀的pH相近，三者因同时沉淀而无法分离．
（5）步骤V中Y3+沉淀完全时，需保证滴加草酸后的溶液中c（C2O42-）不低于2.0×10-6mol/L．
（已知：当离子浓度小于10-5mol/L时，沉淀就达完全；K甲[Y2（C2O4）3]=8.0×10-28
（6）步骤Ⅵ中草酸钇隔绝空气加热可以得到Y2O3，该反应的化学方程式为Y2（C2O4）3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Y2O3+3CO↑+3CO2↑．
6．苯乙烯是一种重要的化工原料，其结构简式为：．
（1）苯乙烯的分子式是C8H8，1mol苯乙烯完全燃烧消耗10molO2．
（2）苯乙烯分子的官能团的名称是碳碳双键．
（3）写出苯乙烯与溴水发生反应的化学方程式C6H5-CH=CH2+Br2→C6H5-CHBr-CH2Br．
（4）一定条件下，苯乙烯发生聚合反应，生成高分子，其反应的化学方程式是．
（5）一定条件下，苯乙烯可与氯气发生苯环上的取代反应．写出苯乙烯与氯气发生苯环上的一氯取代产物的结构简式．
3．如图小试管内为红墨水，具支试管内盛有pH=4久置的雨水和生铁片．实验观察到：开始时导管内液面下降，一段时间后导管内液面回升，略高于小试管内液面．下列说法正确的是（　　）
A．生铁片中的碳是原电池的负极，发生还原反应
B．雨水酸性较强，生铁片始终发生析氢腐蚀
C．具支试管中溶液酸性增强
D．墨水回升时，碳电极反应式为O2+2H2O+4e-═4OH-
4．短周期元素R、T、Q、W在元素周期表中的相对位置如图所示，其中T所处的周期序数与族序数相等，下列判断不正确的是（　　）
  R 
TQ W
A．原子半径：T＞Q＞R
B．最简单气态氢化物的还原性：R＞Q
C．含T的盐溶液一定显酸性
D．最高价氧化物对应水化物的酸性：Q＜W

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