题目内容

4．生产电池级活性二氧化锰的方法之一是利用电解锰阳极泥（主要含MnO2、MnO，还含少量铅、钙的化合物等）作原料并采用如下工艺制备：

（1）还原炉中加入焦炭生成Mn2O3的化学方程式为4MnO2+C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Mn2O3+CO2↑；酸浸时，为提高浸取率可采用的措施有延长浸取时间（充分搅拌、提高浸取温度等）（举一例）．
（2）过滤Ⅰ中滤渣Ⅰ的主要成分为CaSO4、PbSO4（填化学式）．
（3）调节pH后，Mn2（SO4）3的歧化产物是MnO2、MnSO4（填化学式），加入NaClO3氯化Mn2+反应的离子方程式为3Mn2++ClO3-+3H2O=3MnO2↓+6H++Cl-．
（4）该工艺中不直接用软锰矿（主要成分为MnO2）作原料而采用电解锰和阳极泥，其优点是提高锰资源的利用率（或防止锰的固体废弃物对环境造成污染）．（列举一点）．
（5）若电解锰阳极泥中含锰元素的质量分数为a%，总转化率为b%，则1t电解锰阳极泥可得到活性MnO2的物质的量为$\frac{100ab}{55}$mol（用含有a、b的代数式表示）．

分析 电解锰阳极泥加入焦炭在700℃在还原炉中充分反应生成二氧化碳、Mn2O3、MnO及杂质，加入10%的硫酸酸浸，可生成Mn2（SO4）3、MnSO4等，滤渣Ⅰ含有CaSO4、PbSO4等，调节pH至5.5～6.5，加入NaClO3，可氧化生成MnO2，经过滤、洗涤、烘干得到活性MnO2，
（1）还原炉中加入焦炭生成Mn2O3，同时生成二氧化碳气体，酸浸时，为提高浸取率，可充分搅拌，增大接触面积，可适当提高浸取温度，或延长浸取时间；
（2）由以上分析可知滤渣Ⅰ含有CaSO4、PbSO4等，故答案为：CaSO4、PbSO4；
（3）Mn2（SO4）3的Mn元素化合价为+3价，在pH至5.5～6.5时发生歧化反应生成MnO2、MnSO4，加入NaClO3，可氧化生成MnO2；
（4）采用电解锰和阳极泥，可提高锰资源的利用率，减少环境污染，防止锰的固体废弃物对环境造成污染；
（5）电解锰阳极泥中含锰元素的质量分数为a%，则1t电解锰阳极泥含有Mn元素的质量为1×106g×a%，物质的量为$\frac{1{0}^{4}a}{55}$mol，结合转化率计算．

解答 解：电解锰阳极泥加入焦炭在700℃在还原炉中充分反应生成二氧化碳、Mn2O3、MnO及杂质，加入10%的硫酸酸浸，可生成Mn2（SO4）3、MnSO4等，滤渣Ⅰ含有CaSO4、PbSO4等，调节pH至5.5～6.5，加入NaClO3，可氧化生成MnO2，经过滤、洗涤、烘干得到活性MnO2，
（1）还原炉中加入焦炭生成Mn2O3，同时生成二氧化碳气体，反应的方程式为4MnO2+C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Mn2O3+CO2↑，酸浸时，为提高浸取率，可充分搅拌，增大接触面积，可适当提高浸取温度，或延长浸取时间，
故答案为：4MnO2+C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Mn2O3+CO2↑；延长浸取时间（充分搅拌、提高浸取温度等）；
（2）由以上分析可知滤渣Ⅰ含有CaSO4、PbSO4等，故答案为：CaSO4、PbSO4；
（3）Mn2（SO4）3的Mn元素化合价为+3价，在pH至5.5～6.5时发生歧化反应生成MnO2、MnSO4，加入NaClO3，可氧化生成MnO2，反应的离子方程式为3Mn2++ClO3-+3H2O=3MnO2↓+6H++Cl-，
故答案为：MnO2、MnSO4；3Mn2++ClO3-+3H2O=3MnO2↓+6H++Cl-；
（4）采用电解锰和阳极泥，可提高锰资源的利用率，减少环境污染，防止锰的固体废弃物对环境造成污染，
故答案为：提高锰资源的利用率（或防止锰的固体废弃物对环境造成污染）；
（5）电解锰阳极泥中含锰元素的质量分数为a%，则1t电解锰阳极泥含有Mn元素的质量为1×106g×a%，物质的量为$\frac{1{0}^{4}a}{55}$mol，总转化率为b%，
则生成MnO2的物质的量为$\frac{1{0}^{4}a}{55}$mol×b%=$\frac{100ab}{55}$mol，
故答案为：$\frac{100ab}{55}$．

点评 本题考查物质的制备、除杂，涉及物质的检验以及沉淀的转化等知识，为高频考点，题目较为综合，有一定难度，本题注意要认真分析题中数据，考查学生的分析能力．

练习册系列答案
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3．铁在自然界分布广泛，在工业、农业和国防科技中有重要应用．

回答下列问题：
（1）用铁矿石（赤铁矿）冶炼生铁的高炉如图（a）所示．原料中除铁矿石和焦炭外还有石灰石．除去铁矿石中脉石（主要成分为SiO2）的化学反应方程式为CaCO3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaO+CO2↑、CaO+SiO2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaSiO3；高炉排出气体的主要成分有N2、CO2和CO（填化学式）．
（2）已知：①Fe2O3（s）+3C（s）═2Fe（s）+3CO（g）△H=+494kJ•mol-1
          ②CO（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）═CO2（g）△H=-283kJ•mol-1
          ③C（s）+$\frac{1}{2}$O2（g）═CO（g）△H=-110kJ•mol-1
则反应Fe2O3（s）+3C（s）+$\frac{3}{2}$O2（g）═2Fe（s）+3CO2（g）的△H=-355kJ•mol-1．理论上反应②③放出的热量足以供给反应①所需要的热量（填上述方程式序号）．
（3）有人设计出“二步熔融还原法”炼铁工艺，其流程如图（b）所示，其中，还原竖炉相当于高炉的炉腰部分，主要反应的化学方程式为Fe2O3+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO2；熔融造气炉相当于高炉的炉腹部分．
（4）铁矿石中常含有硫，使高炉气中混有SO2污染空气，脱SO2的方法是碱液或氢氧化钠、氨水．
15．用NA表示阿伏加德罗常数的值．下列叙述中不正确的是（　　）
A．分子总数为NA的NO2和CO2混合气体中含有的氧原子数为2NA
B．28g乙烯（C2H4）和环丁烷（C4H8）的混合气体中含有的碳原子数为2NA
C．常温常压下，92g的NO2和N2O4混合气体含有的原子数为6NA
D．常温常压下，22.4L氯气与足量镁粉充分反应，转移的电子数为2NA
12．物质结构决定物质性质．回答下列问题：
（1）下列说法正确的是⑤
①按电子排布特点把元素周期表里的元素分成5个区：s区、p区、d区、f区和ds区．非金属元素（包括稀有气体）都位于p区，过渡元素都位于d区．
②杂化轨道只用于形成σ键，未参与杂化的p轨道可用于形成π键．
③分子晶体的构成微粒为分子，分子晶体中相邻分子间仅靠范德华力相互吸引．
④晶体与非晶体的本质区别是：晶体具有各向异性，而非晶体则具有各向同性
⑤氢键的键长是指X-H…Y的长度
（2）南师大结构化学实验室合成了一种多功能材料--对硝基苯酚水合物（化学式为C6H5NO3•1.5H2O）．实验表明，加热至94℃时该晶体能失去结晶水，由黄色变成鲜亮的红色，在空气中温度降低又变为黄色，具有可逆热色性；同时实验还表明它具有使激光倍频的二阶非线性光学性质．
①晶体中四种基本元素的电负性由大到小的顺序是O＞N＞C＞H．
②对硝基苯酚水合物失去结晶水的过程中，破坏的微粒间作用力是氢键．
（3）科学家把NaNO3和Na2O在一定条件下反应得到一种白色晶体，已知其中阴离子与SO42-互为等电子体，且该阴离子中的各原子的最外层电子都满足8电子稳定结构．该阴离子的电子式是，其中心原子N的杂化方式是sp3．
（4）在金刚石晶体的一个晶胞中，含有8个碳原子．在二氧化硅晶体的一个晶胞中，含有32个化学键．原子晶体不能形成最密堆积结构，原因是原子晶体是原子之间是以共价键结合的，共价键有饱和性和方向性，一个原子不能形成12条共价键，所以原子晶体就不能形成配位数是12的最密堆积结构．
（5）已知氮化硼（BN）晶体有多种晶型，其中立方氮化硼是与金刚石的构型类似的一种晶体，则氮化硼晶体中B-N-B之间的夹角是109°28′（填角度）．若氮化硼晶体的密度为3.52g•cm-3，则B-N键的键长是$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{4×25}{3.52{N}_{A}}}$×1010pm pm（只要求列算式，不必计算出数值，阿伏加德罗常数为NA）．
19．X、Y、Z、R为前四周期元素，且原子序数依次增大．XY2是红棕色气体；Z基态原子的M层与K层电子数相等；R2+的3d轨道有9个电子．
请回答下列问题：
（1）Y基态原子的电子排布式是1s22s22p4；
（2）Z所在周期中第一电离能最大的主族元素是Cl．
（3）XY2-的立体构型是V形；
（4）Z与某元素形成的化合物的晶胞如图所示，晶胞中阴离子与阳离子的个数比是2：1．
（5）将R单质的粉末加入X气态氢化物的浓溶液中，不断鼓入空气充
分反应，得到深蓝色的[R（NH3）4]（OH）2溶液，该反应的离子方程式
是2Cu+8NH3•H2O+O2=2[Cu（NH3）4]2++4OH-+6H2O；1mol[R（NH3）4]2+中含有的σ键的数目是16NA．
9．中学化学教材中有大量数据，下列为某同学利用教材中的数据所做的判断，其中不正确的是（　　）
A．用溶解度数据，可判断煮沸Mg（HCO3）2溶液所得产物是Mg（OH）2还是MgCO3
B．用沸点数据，可推测能否将一些液体混合物用分馏的方法分离开来的可能性
C．用反应热数据的大小，可判断不同反应的反应速率的快慢
D．用原子半径数据，可推断某些原子氧化性或还原性的强弱
16．下列说法中正确的是（　　）
A．一束光线分别通过溶液和胶体时，后者能看到一条光亮的“通路”，前者则没有
B．蔗糖、硫酸钡和氨气分别属于非电解质、强电解质和弱电解质
C．Mg、Al、Cu可以分别用置换法、直接加热法和电解法冶炼得到
D．沼气、天然气和水煤气分别属于化石能源、可再生能源和二次能源
13．已知反应①：
化合物Ⅱ可由化合物Ⅰ制备，路线如下；
Ⅰ$\stackrel{Br_{2}}{→}$Ⅳ→V$→_{CrO_{3}}^{氧化}$Ⅱ$→_{ii、H+}^{i、足量新制Cu（OH）_{2}△}$Ⅵ
（1）化合物Ⅲ的化学式为C8H10O2，l mol化合物Ⅲ最多能与3mol H2发生加成反应．
（2）写出转化Ⅳ→V的化学方程式BrCH2CH=CHCH2Br+2NaOH$→_{△}^{H_{2}O}$HOCH2CH=CHCH2OH+2NaBr（注明条件）．
（3）化合物Ⅲ有多种同分异构体，其中符合下列条件的异构体有6种，写出其中任意一种的结构简式：等．①遇FeCl3溶液显紫色； ②在浓硫酸催化作用下能发生消去反应．
（4）化合物V和化合物Ⅵ在一定条件下按物质的量m：n反应合成高分子化台物Ⅶ，且原子转化率为100%．高分子化合物Ⅶ的结构简式为．
（5）能与CH2=CHCOOH发生类似反应①的反应，生成化合物Ⅷ，写出Ⅷ的一种结构简式为．
14．关于下列各实验装置图的叙述中，不正确的是（　　）
A．装置①常用于分离某些互溶的液体混合物
B．装置②可用于吸收HCl气体，并防止倒吸
C．以NH4HCO3为原料，装置③可用于实验室制备少量NH3
D．装置④b口进气，可用排空气法收集H2、NO等气体

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