题目内容

7．高纯碳酸锰在电子工业中有重要的应用，湿法浸出软锰矿（主要成分为MnO2，含少量Fe、Al、Mg等杂质元素）制备高纯碳酸锰的实验过程如下：

（1）浸出：浸出时温度控制在90℃～95℃之间，并且要连续搅拌3小时的目的是提高软锰矿中锰的浸出率，植物粉的作用是作还原剂．
（2）除杂：①向浸出液中加入一定量的碳酸锰矿，调节浸出液的pH为3.5～5.5；
②再加入一定量的软锰矿和双氧水，过滤；
③…
操作①中使用碳酸锰调pH的优势是增加MnCO3的产量（或不引入新的杂质等）；操作②中加入双氧水不仅能将Fe2+氧化为Fe3+，而且能提高软锰矿的浸出率．写出双氧水提高软锰矿浸出率的离子方程式MnO2+H2O2+2H+=Mn2++2H2O+O2↑．
（3）制备：在30℃～35℃下，将碳酸氢铵溶液滴加到硫酸锰净化液中，控制反应液的最终pH在6.5～7.0，得到MnCO3沉淀．温度控制35℃以下的原因是减少碳酸氢铵的分解，提高原料利用率；该反应的化学方程式为MnSO4+2NH4HCO3 $\frac{\underline{\;30℃-35℃\;}}{\;}$MnCO3+（NH4）2SO4+CO2↑+H2O；生成的MnCO3沉淀需经充分洗涤，检验洗涤是否完全的方法是取最后一次的洗涤滤液1～2 mL 于试管中，向其中滴加用盐酸酸化的BaCl2溶液，若无白色沉淀产生，则表明已洗涤干净．
（4）计算：室温下，Ksp（MnCO3）=1.8×10-11，Ksp（MgCO3）=2.6×10-5，已知离子浓度小于1.0×10-5mol•L-1时，表示该离子沉淀完全．若净化液中的c（Mg2+）=10-2mol/L，试计算说明Mg2+的存在是否会影响MnCO3的纯度．

分析 湿法浸出软锰矿（主要成分为MnO2，含少量Fe、Al、Mg等杂质元素）制备高纯碳酸锰，加入浓硫酸和植物粉浸出过滤得到滤液除去杂质，加入碳酸氢铵形成沉淀通过一系列操作得到高纯碳酸锰．
（1）升温搅拌都可以加快物质的溶解反应速率；加入植物粉是一种还原剂；
（2）使用碳酸锰调pH的优势是不引入新的杂质；二氧化锰氧化过氧化氢为氧气，本身被还原为锰离子；
（3）依据碳酸氢铵受热易分解分析，在30℃～35℃下，将碳酸氢铵溶液滴加到硫酸锰净化液中，控制反应液的最终pH在6.5～7.0，得到MnCO3沉淀，硫酸铵，二氧化碳和水，生成的MnCO3沉淀需经充分洗涤，检验洗涤是否完全的方法是取最后一次洗涤液检验是否含有硫酸根离子设计；
（4）Ksp （MnCO3）=c（Mn2+）•c（CO32-），当Mn2+沉淀完全时，c（CO32-）=1.8×10-11/1.0×10-5=1.8×10-6 mol•L-1，若Mg2+也能形成沉淀，则要求Mg2+＞2.6×10-5/1.8×10-6=14.4 mol•L-1，Mg2+的浓度0.01mol/L远小于14.4 mol•L-1．

解答 解：（1）升温、搅拌都可以加快物质的溶解反应速率，浸出时温度控制在90℃～95℃之间，并且要连续搅拌3小时的目的是提高软锰矿中锰的浸出率；加入植物粉是一种还原剂，
故答案为：提高软锰矿中锰的浸出率；作还原剂；
（2）使用碳酸锰调pH的优势是不引入新的杂质；酸性溶液中二氧化锰氧化过氧化氢为氧气，本身被还原为锰离子，反应的离子方程式为：MnO2+H2O2+2H+=Mn2++2H2O+O2↑，
故答案为：增加MnCO3的产量（或不引入新的杂质等）； MnO2+H2O2+2H+=Mn2++2H2O+O2↑；
（3）依据碳酸氢铵受热易分解分析，温度控制35℃以下的原因是防止碳酸氢铵分解，在30℃～35℃下，将碳酸氢铵溶液滴加到硫酸锰净化液中，控制反应液的最终pH在6.5～7.0，得到MnCO3沉淀，硫酸铵，二氧化碳和水，反应的化学方程式为：MnSO4+2NH4HCO3 $\frac{\underline{\;30℃-35℃\;}}{\;}$MnCO3+（NH4）2SO4+CO2↑+H2O，生成的MnCO3沉淀需经充分洗涤，检验洗涤是否完全的方法是取最后一次洗涤液检验是否含有硫酸根离子设计，取最后一次的洗涤滤液1～2 mL 于试管中，向其中滴加用盐酸酸化的BaCl2溶液，若无白色沉淀产生，则表明已洗涤干净．
故答案为：减少碳酸氢铵的分解，提高原料利用率；MnSO4+2NH4HCO3 $\frac{\underline{\;30℃-35℃\;}}{\;}$MnCO3+（NH4）2SO4+CO2↑+H2O；取最后一次的洗涤滤液1～2 mL 于试管中，向其中滴加用盐酸酸化的BaCl2溶液，若无白色沉淀产生，则表明已洗涤干净；
（4）Ksp （MnCO3）=c（Mn2+）•c（CO32-），当Mn2+沉淀完全时，c（CO32-）=$\frac{1.8×1{0}^{-11}}{1.0}$×10-5=1.8×10-6 mol•L-1，若Mg2+也能形成沉淀，则要求Mg2+＞$\frac{2.6×1{0}^{-5}}{1.8×1{0}^{-6}}$=14.4 mol•L-1，Mg2+的浓度0.01mol/L远小于14.4 mol•L-1，若净化液中的c（Mg2+）=10-2mol/L，说明Mg2+的存在不会影响MnCO3的纯度，
答：Ksp （MnCO3）=c（Mn2+）•c（CO32-），当Mn2+沉淀完全时，c（CO32-）=$\frac{1.8×1{0}^{-11}}{1.0}$×10-5=1.8×10-6 mol•L-1，若Mg2+也能形成沉淀，则要求Mg2+＞$\frac{2.6×1{0}^{-5}}{1.8×1{0}^{-6}}$=14.4 mol•L-1，Mg2+的浓度0.01mol/L远小于14.4 mol•L-1，若净化液中的c（Mg2+）=10-2mol/L，说明Mg2+的存在不会影响MnCO3的纯度．

点评 本题考查混合物分离提纯的综合应用，为高频考点，把握流程分析及混合物分离方法、发生的反应为解答的关键，侧重分析与实验能力的考查，题目难度中等．

练习册系列答案
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8．LiAlH4是重要的储氢材料，其组成类似于Na3AlF6．常见的供氢原理如下面两个方程式所示：①2LiAlH4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2LiH+2Al+3H2↑，②LiAlH4+2H2O═LiAlO2+4H2↑．下列说法正确的是（　　）
A．若反应①中生成3.36 L氢气，则一定有2.7 g铝生成
B．氢化锂也是一种储氢材料，供氢原理为LiH+H2O═LiOH+H2↑
C．生成等质量的氢气，反应①、②转移电子数之比为4：3
D．LiAlH4是共价化合物，LiH是离子化合物
9．水的电离平衡曲线如图所示．下列说法正确的是（　　）
A．a点对应温度条件下，将pH=x的氨水稀释10倍后，其pH=y，则x=y+1
B．纯水仅升高温度，可从d点变到b点
C．c点对应温度条件下醋酸的电离常数比a点对应温度条件下醋酸的电离常数大
D．b点对应温度条件下，0.5mol•L-1的H2SO4溶液与1mol•L-1的KOH溶液等体积混合，充分反应后，所得溶液的c（H+）=10-7mol•L-1
15．工业上用NH3制取HNO3的工艺流程如图所示：

请回答下列问题：
（1）上述流程中循环使用的物质是NO．
（2）尾气中含有NO、NO2（物质的量之比为1：1）可用Ca（OH）2吸收以获取亚硝酸钙，其反应的化学方程式是NO+NO2+Ca（OH）2=Ca（NO3）2+H2O．
（3）下列可以代替Ca（NO3）2加入到蒸馏塔中的物质可能是AB．
A．Mg（NO3）2        B．浓H2SO4       C．CaC12     D．Fe（NO3）2
（4）以偏二甲肼（C2N2H8）、NO2为原料的酸性燃料电池（两极产物均为N2），正极反应式是2NO2+8e-+8H+=N2+4H2O．
（5）己知：4NH3（g）+5O2（g）=4NO（g）+6H2O（l）△H1=a kJ/mol
2NO（g）+O2（g）=2NO2（g）△H2=b kJ/mol
NH3（g）+2O2（g）=HNO3（D+H2O（1）△H3=ckJ/mol
则NO2（g）在吸收塔中反应生成HNO3（l）的热化学方程式是
（6）用NH3制NH4NO3．
①制HNO3：假设氧化炉中NH3的氧转化率为a，转化室中NO转化率为b，吸收塔中NO2吸收率为c；
②制NH4NO3：用生成的HNO3与NH3反应制NH4NO3，其利用率为d．
则用NH3制NH4NO3的整个过程中，NH3的总转化率是$\frac{2abcd}{1+abc}$．
2．亚硝酸钙[Ca（NO2）2]是水泥混凝土外加剂的主要原料，某学习小组设计实验制备亚硝酸钙，实验装置如图所示（夹持装置略去）．

已知：2NO+CaO2═Ca（NO2）2；2NO2+CaO2═Ca（NO3）2
请回答下列问题：
（1）向三颈烧瓶中加入稀硝酸之前，应向装置中通入一段时间的N2，原因是排除装置中氧气，防止其将生成的一氧化氮氧化生成二氧化氮．
（2）仪器D的名称是U形干燥管；B中盛放的试剂是蒸馏水．
（3）装置F中，酸性K2Cr2O7溶液可将剩余的NO氧化成NO3-，溶液由橙色变为绿色（Cr3+），发生反应的离子方程式是2NO+Cr2O72-+6H+=2Cr3++2NO3-+3H2O．
（4）已知Ca（NO2）2溶液需保持弱碱性，因为其遇酸会发生反应，产生NO气体．设计实验证明E中有亚硝酸钙生成取少量E中反应后的固体于试管中，滴加少许硫酸，试管口有红棕色气体生成．
（5）工业上可用石灰乳和硝酸工业的尾气（含NO、N02）反应，既能净化尾气，又能获得应用广泛的Ca（NO2）2，反应原理为Ca（OH）2+NO+N02=Ca（N02）2+H2O．
①若n（ NO）：n（NO2）＞l：l，则会导致排放气体中NO含量升高，污染环境：
②若n（ NO）：n（ NO2）＜l l，则会导致产品Ca（NO2）2中Ca（NO3）2含量升高．
12．铜及其化合物在工业上有许多用途．回答下列问题：
（1）某工厂以辉铜矿（主要成分为Cu2S，含少量Fe2O3、SiO2等杂质）为原料制备不溶于水的碱式碳酸铜的流程如下：


①浸取反应中氧化剂的化学式为MnO2；滤渣Ⅰ的成分为MnO2、S和SiO2（写化学式）
②“除铁”这一步反应在25℃进行，加入试剂A调节溶液PH为4后，溶液中铜离子最大浓度不超过2.2 mol/L．（已知Ksp[Cu（OH）2]=2.2×10-20）
③“沉锰”（除Mn2+）过程中反应的离子方程式Mn2++HCO3-+NH3•H2O=MnCO3↓+NH4++H2O．
④滤液Ⅱ经蒸发结晶得到的盐主要是（NH4）2SO4  （写化学式）．
（2）某实验小组同学用电化学原理模拟湿法炼铜，进行了一系列探究活动．
①如图1为某实验小组设计的原电池装置，盐桥内装载的是足量用饱和氯化钾溶液浸泡的琼脂，反应前，电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差6.00g，则导线中通过了0.1mol电子，若不考虑甲、乙两池电解质溶液中的离子向盐桥中移动，则甲、乙两池电解质溶液的总质量与实验开始前的电解质溶液的总质量相差5.65gg

②其他条件不变，若将盐桥换成光亮的U形弯铜丝浸入甲池与乙池，如图2所示，电流计指针偏转方向与先前一样，但偏转角度明显减小．一段时间后，乙池石墨棒浸入液面以下部分也析出了一层紫红色固体，则甲池铜丝附近溶液的pH增大（填“减小”、“增大”或“不变”），用电极反应式表示pH变化O2+2H2O+4e=4OH-；
乙池中石墨为阴极（填“正”、“负”、“阴”或“阳”）
19．下列说法中正确的是（　　）
A．食用白糖的主要成分是葡萄糖
B．对“地沟油”进行分馏可得到汽油
C．NH3易液化，可作制冷剂
D．地质灾害发生后，防疫人员常用明矾对饮用水进行消毒杀菌
16．咖啡酸（结构如图）存在于许多中药中，如野胡萝卜、光叶水苏、荞麦、木半夏等．咖啡酸有止血作用，特别对内脏的止血效果较好．
（1）咖啡酸中含氧官能团的名称为羧基、羟基（酚羟基）．
（2）咖啡酸可以发生的反应是②③（填写序号）．
①水解反应   ②加成反应    ③酯化反应    ④消去反应
（3）1mol咖啡酸与浓溴水反应时最多消耗4mol Br2．
（4）咖啡酸与NaHCO3溶液反应的方程式．
（5）蜂胶的主要活性成分为CPAE，分子式为C17H16O4，该物质在一定条件下可水解生成咖啡酸和一种醇，该醇为芳香醇且分子结构中无甲基，此芳香醇的结构简式为．
17．某学生用碱式滴定管量取0.1mol•L-1的NaOH溶液，开始时仰视液面读数为1.0mL，取出部分溶液后，俯视液面，读数为11.0mL，该同学在操作中实际取出的液体体积为（　　）
A．大于10.0mLB．小于10.0mLC．等于10.0mLD．等于11.0mL

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