高纯MnCO3在电子工业中有重要的应用,工业上利用软锰矿(主要成分是MnO2,还含有Fe2O3、CaCO3、CuO等杂质)制取碳酸锰的流程如图所示:
已知:还原焙烧主反应为2MnO2+C2MnO+CO2↑。
可能用到的数据如下:
氢氧化物 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Cu(OH)2 | Mn(OH)2 |
开始沉淀pH | 1.5 | 6.5 | 4.2 | 8.1 |
沉淀完全pH | 3.7 | 9.7 | 7.4 | 10.1 |
根据要求回答下列问题:
(1)在实验室进行步骤A,混合物应放在__________中加热;步骤C中的滤渣为__________。
(2)步骤D中氧化剂与还原剂的物质的量之比为__________。
(3)步骤E中调节pH的范围为__________,其目的是__________。
(4)步骤G,温度控制在35℃以下的原因是__________,若Mn2+恰好沉淀完全时测得溶液中的浓度为2.2×10-6mol/L,则Ksp(MnCO3)=__________。
(5)生成的MnCO3沉淀需经充分洗涤,检验洗涤是否干净的方法是__________。
(6)现用滴定法测定产品中锰元素的含量。实验步骤:称取3.300g试样,向其中加入稍过量的磷酸和硝酸,加热使产品中MnCO3完全转化为[Mn(PO4)2]3-(其中完全转化为);加入稍过量的硫酸铵,发生反应+=N2↑+2H2O以除去;加入稀硫酸酸化,再加入60.00mL0.500mol·L-1硫酸亚铁铵溶液,发生的反应为[Mn(PO4)2]3-+Fe2+=Mn2++Fe3++2;用5.00mL0.500mol·L-1酸性K2Cr2O7溶液恰好除去过量的Fe2+。
①酸性K2Cr2O7溶液与Fe2+反应的离子方程为__________。
②试样中锰元素的质量分数为__________。
高二化学工业流程中等难度题
高纯MnCO3在电子工业中有重要的应用,工业上利用软锰矿(主要成分是MnO2,还含有Fe2O3、CaCO3、CuO等杂质)制取碳酸锰的流程如图所示:
已知:还原焙烧主反应为2MnO2+C2MnO+CO2↑。
可能用到的数据如下:
氢氧化物 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Cu(OH)2 | Mn(OH)2 |
开始沉淀pH | 1.5 | 6.5 | 4.2 | 8.1 |
沉淀完全pH | 3.7 | 9.7 | 7.4 | 10.1 |
根据要求回答下列问题:
(1)在实验室进行步骤A,混合物应放在__________中加热;步骤C中的滤渣为__________。
(2)步骤D中氧化剂与还原剂的物质的量之比为__________。
(3)步骤E中调节pH的范围为__________,其目的是__________。
(4)步骤G,温度控制在35℃以下的原因是__________,若Mn2+恰好沉淀完全时测得溶液中的浓度为2.2×10-6mol/L,则Ksp(MnCO3)=__________。
(5)生成的MnCO3沉淀需经充分洗涤,检验洗涤是否干净的方法是__________。
(6)现用滴定法测定产品中锰元素的含量。实验步骤:称取3.300g试样,向其中加入稍过量的磷酸和硝酸,加热使产品中MnCO3完全转化为[Mn(PO4)2]3-(其中完全转化为);加入稍过量的硫酸铵,发生反应+=N2↑+2H2O以除去;加入稀硫酸酸化,再加入60.00mL0.500mol·L-1硫酸亚铁铵溶液,发生的反应为[Mn(PO4)2]3-+Fe2+=Mn2++Fe3++2;用5.00mL0.500mol·L-1酸性K2Cr2O7溶液恰好除去过量的Fe2+。
①酸性K2Cr2O7溶液与Fe2+反应的离子方程为__________。
②试样中锰元素的质量分数为__________。
高二化学工业流程中等难度题查看答案及解析
MnCO3是信息产业和机电工业的重要基础功能材料,某地有含锰矿石(主要成分是MnO2还含CaO、Al2O3、FeS等杂质),由此矿石生产MnCO3的工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)操作Ⅰ为:___________。
(2)取溶液Ⅰ加入KSCN溶液,溶液呈血红色,试写出酸溶过程中FeS发生反应的离子方程式:
(3)调节溶液pH所用物质X最好为(_______)
A.NaOH溶液 | B.氨水 | C.MnCO3固体 | D.盐酸 |
(4)滤渣Ⅰ为___________,滤渣Ⅱ为___________。
(5)沉锰的化学方程式为:______________________。
(6)MnCO3也是制造锂离子电池的重要原料,在此电池的正极,充放电过程中发生LiMn2O4与Li1-xMn2O4之间的转化,写出该电池充电时正极发生的反应式:________。
高二化学工业流程困难题查看答案及解析
锰的用途非常广泛,在钢铁工业中,锰的用量仅次于铁,90%的锰消耗于钢铁工业,10%的锰消耗于有色冶金、化工、电子、电池、农业等部门。以碳酸锰矿(主要成分为MnCO3,还含有铁、镍、 钴等碳酸盐杂质)为原料生产金属锰的工艺流程如下:
已知25℃,部分物质的溶度积常数如下:
物质 | Mn(OH)2 | Co(OH)2 | Ni(OH)2 | MnS | CoS | NiS |
Ksp | 2.1×10-13 | 3.0×10-16 | 5.0×10-16 | 1.0×10-11 | 5.0×10-22 | 1.0×10-22 |
(1)步骤Ⅰ中,MnCO3与硫酸反应的化学方程式是_______________________;
(2)步骤Ⅰ中需要加入稍过量的硫酸,其目的有3点:①使矿物中的物质充分反应;②提供第Ⅱ步氧化时所需要的酸性环境;③________________;
(3)步骤Ⅱ中,MnO2在酸性条件下可将Fe2+氧化为Fe3+,该反应的离子方程式是
__________________;加氨水调节溶液的pH为5.0~6.0,以除去Fe3+。
(4)步骤Ⅲ中,需要用到的玻璃仪器除玻璃棒、漏斗外,还有_________;滤渣2的主要成分是_________;
(5)电解后的废水中还含有Mn2+,常用石灰乳进行一级沉降得到Mn(OH)2沉淀,过滤后再向滤液中加入适量Na2S,进行二级沉降.欲使溶液中c(Mn2+)≤1.0×10-5 mol•L-1,则应保持溶液中c(S2-)≥ _____ mol•L-1。
高二化学工业流程中等难度题查看答案及解析
Ⅰ.辉铜矿主要成分为Cu2S,软锰矿主要成分为MnO2,它们都含有少量SiO2、Fe2O3等杂质。工业上综合利用这两种矿物制备硫酸锰和碱式碳酸铜的主要工艺流程如图:
已知:①MnO2能将金属硫化物中的硫氧化为单质硫;
②[Cu(NH3)4]SO4常温稳定,在热水中会分解生成NH3;
③部分金属阳离子生成氢氧化物沉淀的pH范围如下表所示(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 mol·L-1计算):
开始沉淀的pH | 沉淀完全的pH | |
Fe3+ | 1.1 | 3.2 |
Mn2+ | 8.3 | 9.8 |
Cu2+ | 4.4 | 6.4 |
(1)酸浸时,为了提高浸取率可采取的措施有________________(任写一种)。
(2)调节浸出液pH的范围为________,其目的是 ____________________。
(3)本工艺中可循环使用的物质是________(写化学式)。
(4)在该工艺的“加热驱氨”环节,若加热的温度较低或过高,都将造成__________的结果。
Ⅱ.海水开发利用的部分过程如下图所示。
(1)海水中提取的NaCl中若混有少量的KClO3固体(KClO3溶解度随温度变化大),可通过______、________、_________的操作净化。
(2)生成Mg(OH)2用的沉淀剂一般是生石灰或熟石灰,所以Mg(OH)2沉淀中会混有Ca(OH)2,可通过反复洗涤去除Ca(OH)2,检验沉淀是否洗净的操作方法_______________。
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辉铜矿主要成分为Cu2S,软锰矿主要成分为MnO2,它们都含有少量SiO2、Fe2O3等杂质。工业上综合利用这两种矿物制备硫酸锰和碱式碳酸铜的主要工艺流程如下:
已知:①MnO2能将金属硫化物中的硫氧化为单质硫;
②[Cu(NH3)4]SO4常温稳定,在热水中会分解生成NH3;
③部分金属阳离子生成氢氧化物沉淀的pH范围如下表所示(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0mol•L-1计算):
开始沉淀的pH | 沉淀完全的pH | |
Fe 3+ | 1.1 | 3.2 |
Mn2+ | 8.3 | 9.8 |
Cu2+ | 4.4 | 6.4 |
(1)酸浸时,为了提高浸取率可采取的措施有____________________(任写一点);
(2)调节浸出液pH的范围为____________,其目的是_______________________;
(3)本工艺中可循环使用的物质是____________________(写化学式).
(4)在该工艺的“加热驱氨”环节,若加热的温度较低或过高,都将造成_________________的结果;
(5)碳酸锰在一定条件下可得硫酸锰溶液,试根据如下曲线图示,现由硫酸锰溶液制备MnSO4·H2O的实验方案为____________________。
(6)用标准BaCl2溶液测定样品中MnSO4•H2O质量分数时,发现样品纯度大于100%(测定过程中产生的误差可忽略),其可能原因有_________________(任写一种)。
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工业上以某软锰矿(主要成分为MnO2,还含有SiO2、Al2O3等杂质)为原料,利用烟道气中的SO2制备MnSO4·H2O的流程如下:
(1)滤渣A的主要成分是_________(填化学式)。
(2)操作Ⅰ为加热(煮沸)结晶、趁热过滤、洗涤、干燥。根据下图溶解度曲线分析,趁热过滤的目的除了防止MnSO4·H2O中含有(NH4)2SO4外,还有____________________。
(3)MnSO4常用于测量地表水的DO值(每升水中溶解氧气的质量,即溶氧量)。我国《地表水环境质量标准》规定,生活饮用水源的DO值不得低于5 mg·L-1。李明同学设计了如下实验步骤测定某河水的DO值:
第一步:使如图所示装置中充满N2后,用注射器向三颈烧瓶中加入200 mL水样。
第二步:用注射器向三颈烧瓶中依次加入一定量MnSO4溶液(过量)、碱性KI溶液(过量),开启搅拌器,发生下列反应:Mn2++O2+OH-→MnO(OH)2↓(未配平)
第三步:搅拌并向烧瓶中加入一定量H2SO4溶液,在酸性条件下,上述MnO(OH)2将I-氧化为I2,其反应如下: MnO(OH)2+I-+H+→Mn2++I2+H2O(未配平)
第四步:从烧瓶中取出40.00 mL溶液,与0.010 mol·L-1Na2S2O3溶液发生反应:2S2O32—+I2=S4O62—+2I-,恰好完全进行时,消耗Na2S2O3溶液4.40 mL。
①在配制第二、三步所加试剂时,所有溶剂水须先煮沸后再冷却才能使用,将溶剂水煮沸的作用是_____。
②通过计算判断作为饮用水源,此河水的DO值是否达标______ (写出计算过程,不考虑第二、三步加入试剂后水样体积的变化)。
高二化学综合题中等难度题查看答案及解析
(16分)锰是冶炼工业中常用的添加剂。以碳酸锰矿(主要成分为MnCO3,还含有铁、镍、钴等碳酸盐杂质)为原料生产金属锰的工艺流程如下:
已知25℃,部分物质的溶度积常数如下:
物质 | Mn(OH)2 | Co(OH)2 | Ni(OH)2 | MnS | CoS | NiS |
Ksp | 2.1×10-13 | 3.0×10-16 | 5.0×10-16 | 1.0×10-11 | 5.0×10-22 | 1.0×10-22 |
(1)步骤Ⅰ中,MnCO3与硫酸反应的化学方程式是 。
(2)步骤Ⅱ中,MnO2在酸性条件下可将Fe2+离子氧化为Fe3+,反应的离子方程式是 ,加氨水调节溶液的pH为5.0-6.0,以除去Fe3+。
(3)步骤Ⅲ中,滤渣2的主要成分是 。
(4)步骤Ⅳ中,在 (填“阴”或“阳”)极析出Mn,电极反应方程式为 。
(5)电解后的废水中还含有Mn2+,常用石灰乳进行一级沉降得到Mn(OH)2沉淀,过滤后再向滤液中加入适量Na2S,进行二级沉降。进行二级沉降的目的是 。
高二化学填空题极难题查看答案及解析
碳酸锰(MnCO3)是一种高性能磁性材料。以软锰矿粉(主要含MnO2,还含有少量的Fe2O3、Al2O3等杂质)为原料制取MnCO3的流程如下:
已知:“沉锰”反应为:Mn2+ + 2HCO == MnCO3↓+ H2O + CO2↑
(1)“酸浸”时发生的主要反应为:2Fe2+ + MnO2+ 4H+ == 2Fe3+ + Mn2+ + 2H2O。除此以外,还发生的反应离子方程式为________。(任写一个)
(2)“沉锰”工序中,实验测得MnCO3的产率与溶液pH、反应时间t的关系如图所示。反应要控制pH在7左右的理由是_________。(答两点)
(3)“过滤Ⅱ”所得滤液中溶质的主要成分是_________。
(4)为测定某软锰矿中二氧化锰的质量分数,准确称量1.800g软锰矿样品,加入4.020 g草酸钠(Na2C2O4)固体,再加入足量的稀硫酸并加热(杂质不参加反应),充分反应后冷却,过量的Na2C2O4用0.2000 mol/L高锰酸钾溶液进行滴定,当滴入30.00mL溶液时恰好完全反应。已知高锰酸钾、二氧化锰在酸性条件下均能将草酸钠(Na2C2O4)氧化:MnO2 + C2O+ 4H+ Mn2+ + 2CO2↑+ 2H2O,MnO4-+ C2O + H+ — Mn2+ + CO2↑+ H2O (未配平)。求该软锰矿中二氧化锰的质量分数_________(写出计算过程)。
高二化学综合题中等难度题查看答案及解析
软锰矿的主要成分是MnO2,还含有少量金属铁、镁、铝、锌、铜的化合物等杂质。黄铁矿的主要成分是FeS2,还含有硅、铝的氧化物等杂质。工业上用软锰矿制备碳酸锰并回收硫酸铵,其主要流程如下:
已知金属离子从开始形成氢氧化物沉淀,到沉淀时溶液的pH如下表:
金属离子 | Fe2+ | Fe3+ | Al3+ | Cu2+ | Mn2+ |
开始沉淀pH | 7.5 | 2.7 | 4.1 | 5.9 | 8.8 |
完全沉淀pH | 9.5 | 3.7 | 5.4 | 6.9 | 10.8 |
(1)提高浸出率的可采取的措施有_________。
A.适当升高温度 B.搅拌 C.加适量纯碱 D.加压
(2)浸取完成后,取浸取液少许,加入KSCN溶液无明显现象,则浸取时发生的主要反应的化学方程式是____________________________________________。
(3)调节pH为5.4~5.8的目的是_____________________________________________。
(4)滤渣3的主要成分的化学式是_____________。
(5)50℃碳化过程发生反应的离子方程式是____________________________________。
高二化学填空题困难题查看答案及解析
三氧化二猛(Mn2O3)在现代工业上应用广泛。以软锰矿(主要成分为MnO2)和硫锰矿(主要成分为MnS)为原料制备高纯度硫酸锰进而制备三氧化二锰的工艺流程如下(两种矿物中均不存在单质杂质):
(1)滤渣1中存在一种非金属单质,则“酸浸”时反应①的化学方程式为___________。
(2)操作X为蒸发浓缩、_____________、洗涤烘干。经操作X之后得到MnSO4 • H2O。在洗涤操作中,常用酒精洗涤MnSO4 • H2O晶体,主要目的是_________________。
(3) 气体Y直接排放会污染空气,将Y的水溶液与软锰矿反应可得硫酸锰,反应②的化学方程式为____________。
(4) Mn2O3与MnO2类似,也能与浓盐酸反应,其反应的离子方程式为___________。
(5)用标准的BaCl2溶液测定样品中MnSO4 • H2O的质量分数时,发现样品纯度大于100%(测定过程中产生的误差可忽略),其原因可能是__________(任写一点)。
高二化学实验题困难题查看答案及解析