题目内容

随着能源问题的进一步突出,利用热化学循环制氢的研究受到许多发达国家的青睐。最近的研究发现,复合氧化物铁酸锰(MnFe2O4)也可以用于热化学循环分解水制氢,MnFe2O4的制备流程如下

 


⑴已知滤液中不含Fe和Mn两种元素,则投入原料Fe(NO3)n和Mn(NO3)2的物质的量之比应为__________。

⑵B操作中“连续搅拌”的目的是___________ _______________ ;C操作中检验沉淀是否洗涤干净的方法是_____________________________________。

⑶利用MnFe2O4热化学循环制氢的反应可表示为(以下反应过程中Mn的化合价不变):

MnFe2O4MnFe2O4-x+O2↑    MnFe2O4-x+xH2O→MnFe2O4+xH2↑

+2

 
请认真分析上述两个反应并回答下列问题:

①若MnFe2O4-x中X=0.8,则MnFe2O4-x中Fe占全部铁元素的百分率为________。

②该热化学循环制氢的优点有(答两点即可)__________________________;_____________________。

③该热化学循环法制氢尚有不足之处,进一步改进的研究方向是________                _________。

⑴ 2∶1   ⑵ 使物质充分反应和沉淀完全     取最后的一次洗涤液用pH试纸检验,若溶液呈中性,则洗涤沉淀洗涤干净(或向最后的洗涤液中加入含Mg2+等的溶液,若无沉淀生成,则洗涤沉淀洗涤干净)

⑶ ① 80%          ② 具有无污染和物料可循环使用等优点(或其它合理答案)

③ 寻找合适的催化剂,使MnFe2O4分解温度降低(或其它合理答案)


解析:

本题考查学生的实验能力。(1)结合有关物质的化学式,因滤液中不含Fe和Mn两种元素,说明Fe、Mn都被转化为MnFe2O4,利用“原子守恒”可知投入原料Fe(NO3)n和Mn(NO3)2的物质的量之比应为:2:1。(2)由流程可知过滤后的滤液呈碱性,故可检验洗涤液是否呈碱性来判断是否洗净。(3)① 由化合价规律知MnFe2O3.2中两个Fe价态和为+4.4,故可求出n(Fe3+):n(Fe2+)=1:4,所以MnFe2O3.2中+2价Fe占全部铁元素的百分率为:4/5=80%。②、③略。

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