题目内容
【题目】干电池是日常生活中常用的电池，原料为Zn和MnO2。某工厂用软锰矿(含MnO2约70%及杂质Al2O3)和闪锌矿(含ZnS约80%及少量FeS杂质)共同生产。流程如下：
已知：①A是ZnSO4、MnSO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3的混合液。
②Ⅳ中反应的方程式为：MnSO4＋ZnSO4＋2H2O
MnO2＋Zn＋2H2SO4。
（1）混合物A中，属于还原产物的是______(填化学式)。
（2）加入X的作用是_____________________。已知溶液中各离子开始沉淀的pH如表所示，则加入X后，溶液pH应调整到_____(填字母)。
A．4.5 B．8.0 C．6.5 D．9.0
离子 | 开始沉淀pH | 完全沉淀pH |
Fe3＋ | 2.3 | 3.2 |
Al3＋ | 4.2 | 5.4 |
Zn2＋ | 7.2 | 8.0 |
Mn2＋ | 8.3 | 9.8 |
步骤Ⅱ加热的原因是____________________。适宜作为X加入步骤Ⅱ的物质为______(填字母)。
A．MnCO3 B．Zn2(OH)2CO3 C．NaOH D．KOH
（3）生产过程中除矿石外，还有哪些原料需要购买？____________(填化学式)。
（4）若要从步骤Ⅳ的过滤中得到芒硝晶体(Na2SO4·10H2O)，则需要进行的实验操作有________、________、过滤、洗涤、干燥等。
【答案】MnSO4 增大溶液的pH，使Fe3+和Al3+均生成沉淀 C 促进Fe3+和Al3+完全沉淀 AB Na2CO3和H2SO4 蒸发浓缩 冷却结晶
【解析】
软锰矿(含MnO2约70%及Al2O3)和闪锌矿(含ZnS约80%及FeS)加入硫酸酸溶，加热酸浸过滤，滤渣为S，反应中S元素的化合价升高被氧化，所以MnO2被还原为+2价锰离子，则得到的A为MnSO4、ZnSO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3的酸性混合液，酸性混合溶液A中加入X，加热灼烧得到Fe2O3，Al2O3，因此X是调节溶液的pH，使铁离子和铝离子水解生成氢氧化物沉淀，灼烧滤渣得到Fe2O3，Al2O3，滤液B中加入碳酸钠沉淀锰离子和锌离子，得到的滤液电解得到二氧化锰、锌和硫酸钠，据此分析解答。
(1) 软锰矿(含MnO2约70%及Al2O3)和闪锌矿(含ZnS约80%及FeS)加入硫酸酸溶，加热酸浸过滤，滤渣为S，反应中S元素的化合价升高被氧化，所以MnO2被还原为+2价锰离子，结合A为MnSO4、ZnSO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3的酸性混合液，因此A中还原产物为MnSO4，故答案为：MnSO4；
(2)由工艺流程图可知，A中加入的试剂X是用来调节溶液的pH，使A中的Fe3+、Al3+转化为沉淀，而Mn2+、Zn2+不能沉淀，根据表格数据可知，调节pH在5.4～7.2之间，加热能促进Fe3+、Al3+水解完全沉淀，为了不引入新杂质，X可以为MnCO3或Zn2(OH)2CO3，故答案为：增大溶液的pH，使Fe3+和Al3+均生成沉淀；C；促进Fe3+和Al3+完全沉淀；AB；
(3)根据流程图可知需要的原料有硫酸和碳酸钠，所以生产过程中除矿石外，还需要购买的原料是Na2CO3和H2SO4，故答案为：Na2CO3和H2SO4；
(4)要从Na2SO4溶液中得到芒硝(Na2SO410H2O)，需进行的操作有：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等，故答案为：蒸发浓缩；冷却结晶。
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【题目】粗CuO是将工业废铜、废铜合金等高温焙烧而成的，杂质主要是铁的氧化物及泥沙。以粗CuO为原料制备胆矾的主要流程如下：
经操作I得到粗胆矾，操作III得到精制胆矾。两步操作相同，具体包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等步骤。
已知：
、、
转化为相应氢氧化物时，开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表：
|
|
| |
开始沉淀时的pH | 2.7 | 7.6 | 5.2 |
完全沉淀时的pH | 3.7 | 9.6 | 6.4 |
（1）溶解、过滤需要用到玻璃棒，它的作用是________。
（2）写出加入3% H2O2后发生反应的离子方程式_______。（原溶液显酸性）。
（3）加稀氨水调节pH应调至范围______。下列物质可用来替代稀氨水的是___。（填字母）
A．NaOH B．Cu(OH)2C．CuO D．NaHCO3
（4）操作III析出胆矾晶体后，溶液中还可能存在的溶质为CuSO4、H2SO4、________________。
（5）某学生用操作III所得胆矾进行“硫酸铜晶体结晶水含量”的测定，数据记录如下表所示：
第一次实验 | 第二次实验 | |
坩埚质量（g） | 14.520 | 14.670 |
坩埚质量 | 17.020 | 18.350 |
第一次加热、冷却称量（g） | 16.070 | 16.989 |
第二次加热、冷却、称量（g） | 16.070 | 16.988 |
两次都无须再做第三次加热、冷却、称量，理由是______，该生此次实验的相对误差为__%（保留1位小数），产生实验误差的原因可能是___（填字母）。
A．加热前称量时坩埚未完全干燥 B．该胆矾中含有受热不分解的杂质
C．加热后坩埚放在干燥器中冷却 D．玻璃棒上沾有的固体未刮入坩埚
【题目】研究CO2与CH4反应使之转化为CO和H2，对减缓燃料危机和减少温室效应具有重要的意义。工业上CO2与CH4发生反应I：CH4(g)+CO2(g)＝2CO(g)+2H2(g) △H1
在反应过程中还发生反应Ⅱ：H2(g)+CO2(g)＝H2O(g)+CO(g)△H2=+41kJ/mol
(l)已知部分化学键的键能数据如下表所示：
化学键 | C—H | H—H | C=O |
|
键能（kJ/mol） | 413 | 436 | 803 | 1076 |
则△Hl =____kJ/mol，反应Ⅰ在一定条件下能够自发进行的原因是____，该反应工业生产适宜的温度和压强为____（填标号）。
A.高温高压 B．高温低压 C．低温高压 D．低温低压
(2)工业上将CH4与CO2按物质的量1:1投料制取CO2和H2时，CH4和CO2的平衡转化率随温度变化关系如图所示。
①923K时CO2的平衡转化率大于CH4的原因是________________________
②计算923K时反应II的化学平衡常数K=______（计算结果保留小数点后两位）。
③1200K以上CO2和CH4的平衡转化率趋于相等的原因可能是____。
(3)工业上CH4和CO2反应时通常会掺入O2发生反应
III: CH4+2O2＝CO2+2H2O，掺人O2可消除反应产生的积碳和减小反应器的热负荷（单位时间内维持反应发生所需供给的热量），O2的进气量与反应的热负荷的关系如图所示。
①随着O2进入量的增加，热负荷下降的原因是 ____。
②掺人O2可使CH4的平衡转化率____（填“增大”、“减小”或“不变”。下同），CO2的平衡转化率________