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2.高純碳酸錳在電子工業中有重要的應用,濕法浸出軟錳礦(主要成分為MnO2,含少量Fe、Al、Mg等雜質元素)制備高純碳酸錳的實驗過程如下:

(1)浸出:浸出時溫度控制在90℃~95℃之間,并且要連續攪拌3小時的目的是提高軟錳礦中錳的浸出率,植物粉的作用是作還原劑.
(2)除雜:①向浸出液中加入一定量的碳酸錳礦,調節浸出液的pH為3.5~5.5;
②再加入一定量的軟錳礦和雙氧水,過濾;
③…
操作①中使用碳酸錳調pH的優勢是增加MnCO3的產量(或不引入新的雜質等);操作②中加入雙氧水不僅能將Fe2+氧化為Fe3+,而且能提高軟錳礦的浸出率.寫出雙氧水提高軟錳礦浸出率的離子方程式MnO2+H2O2+2H+=Mn2++2H2O+O2↑.
(3)制備:在30℃~35℃下,將碳酸氫銨溶液滴加到硫酸錳凈化液中,控制反應液的最終pH在6.5~7.0,得到MnCO3沉淀.溫度控制35℃以下的原因是減少碳酸氫銨的分解,提高原料利用率;該反應的化學方程式為MnSO4+2NH4HCO3 $\frac{\underline{\;30-35℃\;}}{\;}$MnCO3+(NH42SO4+CO2↑+H2O;生成的MnCO3沉淀需經充分洗滌,檢驗洗滌是否完全的方法是取最后一次的洗滌濾液1~2mL于試管中,向其中滴加用鹽酸酸化的BaCl2溶液,若無白色沉淀產生,則表明已洗滌干凈.
(4)計算:室溫下,Ksp(MnCO3)=1.8×10-11,Ksp(MgCO3)=2.6×10-5,已知離子濃度小于1,.0×10-5mol•L-1時,表示該離子沉淀完全.若凈化液中的c(Mg2+)=10-2mol/L,試計算說明Mg2+的存在是否會影響MnCO3的純度.

分析 濕法浸出軟錳礦(主要成分為MnO2,含少量Fe、Al、Mg等雜質元素)制備高純碳酸錳,加入濃硫酸和植物粉浸出過濾得到濾液除去雜質,加入碳酸氫銨形成沉淀通過一系列操作得到高純碳酸錳;
(1)升溫攪拌都可以加快物質的溶解反應速率;加入植物粉是一種還原劑;
(2)使用碳酸錳調pH的優勢是不引入新的雜質;二氧化錳氧化過氧化氫為氧氣,本身被還原為錳離子;
(3)依據碳酸氫銨受熱易分解分析,在30℃~35℃下,將碳酸氫銨溶液滴加到硫酸錳凈化液中,控制反應液的最終pH在6.5~7.0,得到MnCO3沉淀,硫酸銨,二氧化碳和水,生成的MnCO3沉淀需經充分洗滌,檢驗洗滌是否完全的方法是取最后一次洗滌液檢驗是否含有硫酸根離子設計;
(4)Ksp (MnCO3)=c(Mn2+)•c(CO32-),當Mn2+沉淀完全時,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,則要求Mg2+>2.6×10-5/1.8×10-6=14.4 mol•L-1,Mg2+的濃度0.01mol/L遠小于14.4 mol•L-1

解答 解:(1)升溫、攪拌都可以加快物質的溶解反應速率,浸出時溫度控制在90℃~95℃之間,并且要連續攪拌3小時的目的是提高軟錳礦中錳的浸出率;加入植物粉是一種還原劑,
故答案為:提高軟錳礦中錳的浸出率;作還原劑;
(2)使用碳酸錳調pH的優勢是不引入新的雜質;酸性溶液中二氧化錳氧化過氧化氫為氧氣,本身被還原為錳離子,反應的離子方程式為:MnO2+H2O2+2H+=Mn2++2H2O+O2↑,
故答案為:增加MnCO3的產量(或不引入新的雜質等); MnO2+H2O2+2H+=Mn2++2H2O+O2↑;
(3)依據碳酸氫銨受熱易分解分析,溫度控制35℃以下的原因是防止碳酸氫銨分解,在30℃~35℃下,將碳酸氫銨溶液滴加到硫酸錳凈化液中,控制反應液的最終pH在6.5~7.0,得到MnCO3沉淀,硫酸銨,二氧化碳和水,反應的化學方程式為:MnSO4+2NH4HCO3 $\frac{\underline{\;30-35℃\;}}{\;}$MnCO3+(NH42SO4+CO2↑+H2O,生成的MnCO3沉淀需經充分洗滌,檢驗洗滌是否完全的方法是取最后一次洗滌液檢驗是否含有硫酸根離子設計,取最后一次的洗滌濾液1~2 mL 于試管中,向其中滴加用鹽酸酸化的BaCl2溶液,若無白色沉淀產生,則表明已洗滌干凈.
故答案為:減少碳酸氫銨的分解,提高原料利用率;MnSO4+2NH4HCO3 $\frac{\underline{\;30-35℃\;}}{\;}$MnCO3+(NH42SO4+CO2↑+H2O;取最后一次的洗滌濾液1~2 mL 于試管中,向其中滴加用鹽酸酸化的BaCl2溶液,若無白色沉淀產生,則表明已洗滌干凈;
(4)Ksp (MnCO3)=c(Mn2+)•c(CO32-),當Mn2+沉淀完全時,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,則要求Mg2+>2.6×10-5/1.8×10-6=14.4 mol•L-1,Mg2+的濃度0.01mol/L遠小于14.4 mol•L-1,若凈化液中的c(Mg2+)=10-2mol/L,說明Mg2+的存在不會影響MnCO3的純度,
答:Ksp (MnCO3)=c(Mn2+)•c(CO32-),當Mn2+沉淀完全時,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,則要求Mg2+>2.6×10-5/1.8×10-6=14.4 mol•L-1,Mg2+的濃度0.01mol/L遠小于14.4 mol•L-1,若凈化液中的c(Mg2+)=10-2mol/L,說明Mg2+的存在不會影響MnCO3的純度.

點評 本題考查混合物分離提純的綜合應用,為高頻考點,把握流程分析及混合物分離方法、發生的反應為解答的關鍵,側重分析與實驗能力的考查,題目難度中等.

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中化學 來源: 題型:解答題

12.乙酸和乙醇反應的裝置如圖所示:在試管里加入3mL乙醇,然后一邊攪動,一邊慢慢地加入2mL濃硫酸和2mL冰醋酸,用酒精燈小心均勻地加熱10min,將產生的蒸氣經長導管通入到小試管中溶液的液面上.
(1)小試管中的溶液是飽和碳酸鈉溶液,其作用是以下選項的:ABC.
A.與乙酸反應除去乙酸
B.吸收揮發的乙醇
C.降低乙酸乙酯的溶解度
(2)長導管不插入液面以下的目的是防止倒吸;
(3)實驗中采取的加熱方式稱水浴加熱,這種加熱方式的好處主要有便于控制溫度、使受熱均勻;
(4)所制得的酯應從該分液漏斗的b(填編號,多填、少填均不得分).
a.下部流出          b.上口倒出          c.都可以.
(5)寫出乙酸和乙醇酯化反應的化學方程式CH3CH2OH+CH3COOH$?_{△}^{濃硫酸}$CH3COOCH2CH3+H2O.

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

13.某化工廠制取純堿的流程如圖所示:

(1)流程中先通NH3后通CO2的原因是氨氣在水中溶解度大,先通氨氣,可以吸收更多的二氧化碳,提高生成HCO3-的濃度,有利于促進更多的NaHCO3析出;生成沉淀A的化學方程式為NH3+CO2+H2O+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓.
(2)流程中可循環利用的物質為CO2、NaCl.不用其他試劑,檢查流程中副產品F是否純凈的操作是取少量氯化銨產品于試管底部,加熱,若試管底部無殘留物,表明氯化銨產品純凈.
(3)合成氨工廠在900~1000℃時,使用天然氣與水蒸氣在催化劑(Al2O3+Ni)作用下獲得合成氨的原料氣之一氫氣,該反應的化學方程式為CH4+H2O$\frac{\underline{\;\;\;\;\;Al_{2}O_{3}+Ni\;\;\;\;\;}}{900~1000℃}$CO2+4H2或CH4+H2O$\frac{\underline{\;\;\;\;\;Al_{2}O_{3}+Ni\;\;\;\;\;}}{900~1000℃}$CO+3H2
(4)合成氨工業實際選擇的條件是B(填字母代號).
    A.200℃,10MPa          B.400℃,20MPa          C.800℃,5MPa
(5)在該流程中,每使用11.70t食鹽最終得到10.07t純堿,則NaCl的利用率為95%.

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

10.高錳酸鉀可用于生活消毒,是中學化學常見的氧化劑.工業上,用軟錳礦制高錳酸鉀的流程如下:

請回答下列問題:
(1)該生產中需要純凈的CO2氣體.寫出實驗室制取CO2的化學方程式CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑.
(2)KMnO4稀溶液是一種常用的消毒劑.其消毒原理與下列物質相同的是bd(填字母).
a.75%酒精    b.雙氧水    c.苯酚    d. 84消毒液(NaClO溶液)
(3)寫出二氧化錳和氫氧化鉀熔融物中通入空氣時發生的主要化學反應的方程式:2MnO2+4KOH+O2 $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2K2MnO4+2H2O.
(4)上述流程中可以循環使用的物質有KOH、MnO2(寫化學式).
(5)測定高錳酸鉀樣品純度采用硫酸錳滴定:向高錳酸鉀溶液中滴加硫酸錳溶液,產生黑色沉淀.當溶液由紫紅色剛好褪色且半分鐘不恢復,表明達到滴定終點.寫出該反應的離子方程式:2MnO4-+3Mn2++2H2O═5MnO2↓+4H+
(6)已知:常溫下,Ksp[Mn(OH)2]=2.4×10-13.工業上,調節pH可以沉淀廢水中Mn2+,當pH=10時,溶液中c(Mn2+)=2.4×10-5mol/L.
(7)操作Ⅰ的名稱是過濾;操作Ⅱ根據KMnO4和K2CO3兩物質在溶解性上的差異,采用濃縮結晶(填操作步驟)、趁熱過濾得到KMnO4粗晶體.

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

17.CoCl2•6H2O是一種飼料營養強化劑.一種利用水鈷礦(主要成分為Co2O3、Co(OH)3,還含少量Fe2O3、Al2O3、MnO等)制取CoCl2•6H2O的工藝流程如圖1:

已知:①浸出液含有的陽離子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等;
②部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH見下表:(金屬離子濃度為:0.01mol/L)
沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Co(OH)2Al(OH)3Mn(OH)2
開始沉淀2.77.67.64.07.7
完全沉淀3.79.69.25.29.8
③CoCl2•6H2O熔點為86℃,加熱至110~120℃時,失去結晶水生成無水氯化鈷.
(1)寫出浸出過程中Co2O3發生反應的離子方程式Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O.
(2)寫出NaClO3發生反應的主要離子方程式ClO3-+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O;若不慎向“浸出液”中加過量NaClO3時,可能會生成有毒氣體,寫出生成該有毒氣體的離子方程式ClO3-+5Cl-+6H+=3Cl2↑+3H2O.
(3)“加Na2CO3調pH至a”,過濾所得到的沉淀成分為Fe(OH)3、Al(OH)3
(4)“操作1”中包含3個基本實驗操作,它們依次是蒸發濃縮、冷卻結晶和過濾.制得的CoCl2•6H2O在烘干時需減壓烘干的原因是降低烘干溫度,防止產品分解.
(5)萃取劑對金屬離子的萃取率與pH的關系如圖2.向“濾液”中加入萃取劑的目的是除去溶液中的Mn2+;其使用的最佳pH范圍是B.
A.2.0~2.5   B.3.0~3.5
C.4.0~4.5    D.5.0~5.5
(6)為測定粗產品中CoCl2•6H2O含量,稱取一定質量的粗產品溶于水,加入足量AgNO3溶液,過濾、洗滌,將沉淀烘干后稱其質量.通過計算發現粗產品中CoCl2•6H2O的質量分數大于100%,其原因可能是粗產品含有可溶性氯化物或晶體失去了部分結晶水.(答一條即可)

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科目:高中化學 來源: 題型:實驗題

7.無水AlCl3是一種重要的有機合成催化劑,該物質在183℃時升華,遇潮濕空氣即產生大量白霧.某中學化學興趣小組擬利用中學常見儀器設計實驗制備無水AlCl3,實驗裝置如圖所示.

(1)制備實驗開始時,先檢查裝置的氣密性,接下來的操作順序依次是acbd.
a.加入MnO2粉末     b.點燃A中酒精燈     c.加入濃鹽酸   d.點燃D處酒精燈
(2)寫出A裝置中發生反應的化學方程式:MnO2+4HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl2+Cl2↑+2H2O,反應中鹽酸表現的性質有還原性、酸性.
(3)裝置B的作用是除去氯氣中的氯化氫氣體,裝置C中盛放的試劑是濃硫酸
(4)裝置F的作用是干燥,防止水蒸氣進入E中引起氯化鋁水解,寫出G中的離子反應方程式Cl2+2OH-═Cl-+ClO-+H2O
甲同學認為F和G可以用一種儀器替代,且加入一種藥品即可達到相同效果.這種藥品可以是堿石灰
(5)E中得到少量白色粉末,打開軟木塞后可明顯觀察到錐形瓶中有白霧生成,用化學方程式表示其原因AlCl3+3H2O=Al(OH)3↓+3HCl↑.

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

14.某工廠生產硼砂過程中產生的固體廢料,主要含有MgCO3、MgSiO3、CaMg(CO32、Al2O3和Fe2O3等,回收其中鎂的工藝流程如下:

部分陽離子以氫氧化物形式完全沉淀時溶液的pH如下表,請回答下列問題:
沉淀物Fe3+Al3+Mg2+
pH3.25.212.4
(1)“浸出”步驟中,為提高鎂的浸出率,可采取的措施有升高溫度、攪拌、多次浸取等(要求寫出兩條).
(2)濾渣I的主要成分有Fe(OH)3、Al(OH)3
(3)從濾液Ⅱ中可回收利用的主要物質有Na2SO4
(4)若將MgCl2溶液加熱蒸干得到的固體是Mg(OH)2,若要得到MgCl2應采取的操作是在HCl的氣流中將MgCl2溶液加熱蒸干.
(5)用稀硫酸酸浸時形成濾渣的離子方程式有MgSiO3+2H+=H2SiO3+Mg2+、CaMg(CO32+SO42-+4H+=CaSO4+Mg2++2CO2↑+2H2O.

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

11.生產中常要控制化學反應條件增大反應速率.下列措施中不能加快化學反應速率的是(  )
A.盡可能使用稀溶液B.選擇合適的催化劑
C.碾細固體反應物D.提高反應體系的溫度

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科目:高中化學 來源: 題型:填空題

12.分析下列反應回答相應問題.
①3Cu+8HNO3=3Cu(NO32+2NO↑+4H2O
未被還原的硝酸與參加反應的總硝酸的質量比為  3:4.
②S+2KNO3+3C$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$K2S+N2↑+3CO2↑  還原劑是C  還原產物是K2S、N2
③3Cl2+6NaOH$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$5NaCl+NaClO3+3H2O 反應中若消耗3molCl2共轉移5mol電子.

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