以SO2、软锰矿(主要成分MnO2,少量Fe、Al、Ca及Pb的化合物等)、氨水及净化剂等为原料可制备MnSO4溶液和Mn3O4,主要实验步骤如下:
步骤Ⅰ:如图所示装置,将SO2通入B中的软锰矿浆液中(MnO2+SO2 = MnSO4)。
步骤Ⅱ:充分反应后,在不断搅拌下依次向三口烧瓶中加入适量纯净的MnO2、MnCO3,最后加入适量Na2S沉铅等重金属。
步骤Ⅲ:过滤得MnSO4溶液。
(1)装置A用于制取SO2,反应的化学方程式为_____。
(2)装置B中反应应控制在90~100℃,适宜的加热方式是_____。
(3)装置C的作用是_____。
(4)“步骤Ⅱ”中加入纯净MnO2的目的是_____,用MnCO3调节溶液pH时,需调节溶液pH范围为_____(该实验条件下,部分金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH如下)。
金属离子 | Fe2+ | Fe3+ | Al3+ | Mn2+ |
开始沉淀pH | 7.04 | 1.87 | 3.32 | 7.56 |
沉淀完全pH | 9.18 | 3.27 | 4.9 | 10.2 |
(5)已知:①用空气氧化Mn(OH)2浊液可制备Mn3O4[6Mn(OH)2+O22Mn3O4+6H2O],主要副产物为MnOOH;反应温度和溶液pH对产品中Mn的质量分数的影响如下图所示:
②反应温度超过80℃时,Mn3O4产率开始降低。
③Mn(OH)2是白色沉淀,Mn3O4呈黑色;Mn3O4、MnOOH中锰的质量分数理论值依次为72.03%、62.5%。
请补充完整由步骤Ⅲ得到的MnSO4溶液,并用氨水等制备较纯净的Mn3O4的实验方案:_____,真空干燥6小时得产品Mn3O4。
高二化学实验题中等难度题
以SO2、软锰矿(主要成分MnO2,少量Fe、Al、Ca及Pb的化合物等)、氨水及净化剂等为原料可制备MnSO4溶液和Mn3O4,主要实验步骤如下:
步骤Ⅰ:如图所示装置,将SO2通入B中的软锰矿浆液中(MnO2+SO2 = MnSO4)。
步骤Ⅱ:充分反应后,在不断搅拌下依次向三口烧瓶中加入适量纯净的MnO2、MnCO3,最后加入适量Na2S沉铅等重金属。
步骤Ⅲ:过滤得MnSO4溶液。
(1)装置A用于制取SO2,反应的化学方程式为_____。
(2)装置B中反应应控制在90~100℃,适宜的加热方式是_____。
(3)装置C的作用是_____。
(4)“步骤Ⅱ”中加入纯净MnO2的目的是_____,用MnCO3调节溶液pH时,需调节溶液pH范围为_____(该实验条件下,部分金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH如下)。
金属离子 | Fe2+ | Fe3+ | Al3+ | Mn2+ |
开始沉淀pH | 7.04 | 1.87 | 3.32 | 7.56 |
沉淀完全pH | 9.18 | 3.27 | 4.9 | 10.2 |
(5)已知:①用空气氧化Mn(OH)2浊液可制备Mn3O4[6Mn(OH)2+O22Mn3O4+6H2O],主要副产物为MnOOH;反应温度和溶液pH对产品中Mn的质量分数的影响如下图所示:
②反应温度超过80℃时,Mn3O4产率开始降低。
③Mn(OH)2是白色沉淀,Mn3O4呈黑色;Mn3O4、MnOOH中锰的质量分数理论值依次为72.03%、62.5%。
请补充完整由步骤Ⅲ得到的MnSO4溶液,并用氨水等制备较纯净的Mn3O4的实验方案:_____,真空干燥6小时得产品Mn3O4。
高二化学实验题中等难度题查看答案及解析
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
软锰矿(主要成分MnO2,杂质金属元素Fe、Al、Mg等)的水悬浊液与烟气中SO2反应可制备MnSO4·H2O,反应的化学方程式为MnO2+SO2=MnSO4。已知:Ksp[Al(OH)3]=1×10-33,Ksp[Fe(OH)3]=3×10-39,pH=7.1时Mn(OH)2开始沉淀。室温下,除去MnSO4溶液中的Fe3+、A13+(使其浓度均小于1×10-6 mol·L-1),需调节溶液pH范围为__________。
高二化学计算题中等难度题查看答案及解析
Ⅰ、高纯MnCO3是制备高性能磁性材料的主要原料。实验室以MnO2为原料制备少量高纯MnCO3的操作步骤如下:
(1)制备MnSO4溶液:在烧瓶中(装置见图)加入一定量MnO2 和水,搅拌,通入 SO2和N2混合气体,反应3h。停止通入SO2,继续反应片刻,过滤(已知MnO2+H2SO3=MnSO4+H2O)。
①石灰乳作用:________。
②若实验中将换成空气,测得反应液中Mn2+、SO42-的浓度随反应时间t变化如右图。导致溶液中Mn2+、SO42-浓度变化产生明显差异的原因是________。
(2)制备高纯MnCO3固体:已知MnCO3难溶于水、乙醇,潮湿 时易被空气氧化,100℃开始分解;Mn(OH)2开始沉淀时pH=7.7, 请补充由(1)制得的MnSO4溶液制备高纯MnCO3的操作步骤:
[实验中可选用的试剂:Ca(OH)2、NaHCO3、Na2CO3、C2H5OH]。
①________;
②________;
③检验SO42-是否被洗涤除去; ④用少量乙醇洗涤; ⑤低于100℃干燥。
Ⅱ、锌铝合金的主要成分有Zn、Al、Cu、Si等元素。实验室测定其中Cu含量的步骤如下:①称取该合金样品1.1g,用HCl和H2O2溶解后,煮沸除去过量H2O2,过滤,滤液定容于250mL容量瓶中。
②用移液管移取50.00mL滤液于250mL碘量瓶中,控制溶液的pH=3~4,加入过量KI溶液(生成CuI和I2)和指示剂,用0.01100mol×L-1Na2S2O3溶液滴定生成的I2至终点(反应:I2 + 2S2O32- = 2I- + S4O62-),消耗Na2S2O3溶液6.45mL。
(1)判断步骤②滴定终点的方法是。
(2)计算合金中Cu的质量分数________。
高二化学实验题简单题查看答案及解析
工业上用软锰矿(主要成分MnO2,杂质金属元素Fe、Al等) 制备MnSO4·H2O 的一种工艺流程如下:
已知:
1.浸出过程中发生的主要反应化学方程式为:MnO2+SO2 =MnSO4
2.浸出液中阳离子主要有Mn2+、Fe2+、Al3+等
回答下列问题:
(1)物质X最好选用
a.盐酸 b.硫酸 c.硝酸
(2)酸浸时SO2的吸收效率与pH、温度的关系如下图所示,为提高SO2的吸收效率,酸浸适宜的条件是 。
(3) 流程中“氧化”步骤主要反应的离子方程式是 。
(4) 加入石灰浆调节pH,可将氧化后的浸出液中Fe3+、Al3+形成氢氧化物除去。检验Fe3+是否除尽的最佳方法是 。
(5) 用MnSO4可测定水中溶解氧,方法是:取100 mL 水样,迅速加入足量MnSO4溶液及含有NaOH的KI溶液,立即塞上塞子、振荡,使之充分反应;打开塞子,迅速加入适量的稀硫酸,此时有I2生成;再用5.00×10-3 mol·L-1 Na2S2O3溶液和I2反应,当消耗Na2S2O3溶液 12.0 mL时反应完全。有关化学反应方程式如下:
① 2Mn2++O2+4OH-=2MnO(OH)2(反应很快);
② MnO(OH)2+2I-+4H+=Mn2++I2+3H2O;
③ I2+2S2O32-=S4O62-+2I-。
计算水样中溶解氧的浓度(以mg·L-1为单位),写出计算过程。
高二化学填空题简单题查看答案及解析
硫酸锰是一种重要的化工中间体,是锰行业研究的热点。一种以高硫锰矿(主要成分为含锰化合物及FeS)为原料制备硫酸锰的工艺流程如下:
已知:
①“混合焙烧”后烧渣含MnSO4、Fe2O3及少量FeO、Al2O3、MgO。
②金属离子在水溶液中的平衡浓度与pH的关系如图所示(25℃):
③此实验条件下Mn2+开始沉淀的pH为7.54;离子浓度≤10-5mol·L-1时,离子沉淀完全。
请回答:
(1)传统工艺处理高硫锰矿时,不经“混合焙烧”,而是直接用H2SO4浸出,其缺点为________。
(2)“氧化”时,发生反应的离子方程式为_________________________。若省略“氧化”步骤,造成的后果是_________________________。
(3)“中和除杂”时,生成沉淀的主要成分为______________________(填化学式)。
(4)“氟化除杂”时,若使溶液中的Mg2+和Ca2+沉淀完全,需维持c(F-)不低于___________。(已知:Ksp(MgF2)=6.4×10-10;Ksp(CaF2)=3.6×10-12)
(5)“系列操作”指___________、过滤、洗涤、干燥。
高二化学工业流程困难题查看答案及解析
MnO2是一种重要的化工原料,可用于合成工业的催化剂和氧化剂。采用软锰矿(主要成分为MnO2)可制备高纯MnO2,其流程如下:
下列叙述错误的是
A. “含Mn2+、A13+的溶液”中还含Fe3+
B. 加入“氨水”同时搅拌,搅拌的目的是提高反应速率
C. “滤渣”可完全溶解在NaOH溶液中
D. 电解含Mn2+的溶液,MnO2为阳极产物
高二化学单选题困难题查看答案及解析
高锰酸钾是常用的氧化剂。工业上以软锰矿(主要成分是MnO2)为原料制备高锰酸钾晶体。中间产物为锰酸钾。下图是实验室模拟制备KMnO4晶体的操作流程:
已知:锰酸钾(K2MnO4)是墨绿色晶体,其水溶液呈深绿色,这是锰酸根离子(MnO)在水溶液中的特征颜色,在强碱性溶液中能稳定存在;在酸性、中性和弱碱性环境下,MnO会发生自身氧化还原反应,生成MnO和MnO2。
回答下列问题:
(1)KOH的电子式为____________。
(2)调节溶液pH过程中,所得氧化产物与还原产物的物质的量之比为____________。
(3)趁热过滤的目的是_____________________________________________。
(4)已知20 ℃时K2SO4、KCl、CH3COOK的溶解度分别为11.1 g、34 g、217 g,则从理论上分析,选用下列酸中________(填标号),得到的高锰酸钾晶体纯度更高。
A.稀硫酸 B.浓盐酸 C.醋酸 D.稀盐酸
(5)产品中KMnO4的定量
①配制浓度为0.1250 mg· mL-1的KMnO4标准溶液100 mL。
②将上述溶液稀释为浓度分别为2.5、5.0、7.5、10.0、12.5、15.0(单位:mg·L-1)的溶液,分别测定不同浓度溶液对光的吸收程度,并将测定结果绘制成曲线如下。
③称取KMnO4样品(不含K2MnO4)0.1250 g按步骤①配得产品溶液1000 mL,取10 mL稀释至100 mL,然后按步骤②的方法进行测定,两次测定所得的吸光度分别为0.149、0.151,则样品中KMnO4的质量分数为________。
(6)酸性KMnO4溶液与FeSO4溶液反应的离子方程式为____________________。
高二化学综合题中等难度题查看答案及解析
MnSO4是制备高纯MnCO3的中间原料。实验室用如图所示装置可制备少量MnSO4溶液,反应原理为:MnO2+H2SO3=MnSO4+H2O;下列说法错误的是( )
A. 缓慢通入混合气体可提高SO2的转化率
B. 若不通N2,则烧瓶中的进气管口容易被堵塞
C. 若实验中将N2换成空气,则反应液中c(Mn2+)/c(SO42-)的浓度之比变大
D. 石灰乳对尾气的吸收效果比澄清石灰水更好
高二化学单选题困难题查看答案及解析
软锰矿的主要成分为MnO2,含少量Al2O3和SiO2。闪锌矿主要成分为ZnS,含少量FeS、CuS、CdS杂质。现以软锰矿和闪锌矿为原料制备MnO2和Zn,其简化流程如下(中间产物的固体部分已经略去)。
已知: Ⅰ.矿石中所有金属元素在滤液A中均以离子形式存在。
Ⅱ.各种金属离子完全沉淀的pH如下表:
Zn2+ | Mn2+ | Fe2+ | Fe3+ | Al3+ | |
pH | 8.0 | 10.1 | 9.0 | 3.2 | 4.7 |
回答下列问题:
(1)步骤①中发生多个反应,其中MnO2、FeS与硫酸共热时有淡黄色物质析出,溶液变为棕黄色,写出MnO2、FeS与硫酸共热发生反应的化学方程式______。
(2)步骤③中MnO2的其作用是______,另外一种物质X可以是______。
A.MgCO3 B.ZnO C.MnCO3 D.Cu(OH)2
(3)MnO2与Li构成LiMnO2,它可作为某锂离子电池的正极材料,电池反应方程式为: Li1-xMnO2+LixC6=LiMnO2+6C,写出该锂离子电池的正极电极反应式______。MnO2可做超级电容器材料,用惰性电极电解MnSO4溶液可制得MnO2,其阳极的电极反应式是______.
(4)已知:H2S的电离常数K1=1.3×10―7,K2=7.0×10―15,在废水处理领域中常用H2S将Mn2+转化为MnS除去,向含有0.020 mol·L―1Mn2+废水中通入一定量的H2S气体,调节溶液的pH=a,当HS―浓度为1.0×10―4 mol·L―1时,Mn2+开始沉淀,则a=______。[已知:Ksp(MnS)=1.4×10―15]
高二化学填空题困难题查看答案及解析