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某工厂用软锰矿(主要成分是MnO2,含少量Al2O3和SiO2)和闪锌矿(主要成...

某工厂用软锰矿(主要成分是MnO2,含少量Al2O3和SiO2)和闪锌矿(主要成分是ZnS,含少量FeS、CuS等杂质)为原料制备MnO2和Zn(干电池原料),其简化流程如下:

已知:反应中所有金属元素均以离子形式存在。

回答下列问题:

(1)滤渣1中除了SiO2以外,还有一种淡黄色物质,该物质是由MnO2、CuS与硫酸共热时产生的,请写出该反应的离子方程式________________________________

(2)反应中加入适量金属锌的目的是为了回收某种金属,滤渣2的主要成分是______(填名称)。

(3)反应中MnO2的作用是______,另外一种物质X可以是______。(填字母代号)

a.MgO           b.Zn(OH)2         c.Cu2(OH)2CO3          d.MnCO3

(4)反应中电极均是惰性电极,写出阳极电极反应式_______________。本工艺可以循环利用的物质有MnO2、Zn和_____

(5)已知:H2S的电离常数K1=1.0×107K2=7.0×1015。0.1 mol/L NaHS的pH___7(填“>”“=”或“<”),理由是________________________________________

(6)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·L1 Mn2+废水中通入一定量的H2S气体,调节溶液的pH=a,当HS浓度为1.0×104 mol·L1时,Mn2+开始沉淀,则a=________。[已知:Ksp(MnS)=1.4×1015]

 

CuS+MnO2+4H+Cu2++Mn2++S↓+2H2O Cu 将Fe2+氧化为Fe3+ bd Mn2+−2e−+2H2O=MnO2+4H+ H2SO4 > HS−的水解常数为>7.0×10−15,水解程度大于电离程度,溶液显碱性,pH>7 5 【解析】试题分析:(1)依题意,MnO2、CuS、H2SO4反应生成MnSO4、CuSO4、S、H2O,锰元素由+4降为为+2价,硫元素由—2升为0价,根据最小公倍数法配平;(2)根据流程图,Ⅲ是除去溶液中的铁离子、铝离子;II中加入适量Zn,充分反应后过滤,得到Cu;(3) II中加入适量Zn,发生的反应为Zn+Cu2+=Zn2++Cu、Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+,则II的滤液中无铁离子,只有亚铁离子,为了将亚铁离子除去,需要先将其氧化为铁离子,再用氢氧化锌、氧化锌等调节溶液pH将其完全变为氢氧化铁沉淀,因此III中加入的二氧化锰是将Fe2+氧化成Fe3+的氧化剂;(4)电解前,V溶液中含有锌离子、锰离子,由此推断电解时锌元素由+2降为0价,得到电子,发生还原反应,说明Zn是阴极产物;锰元素由+2升为+4价,失去电子,发生氧化反应,说明二氧化锰是阳极产物,即Mn2+—2e-→MnO2; (5)根据HS-的电离平衡常数与水解平衡常数判断NaHS的pH;(6)根据Ksp(MnS)=1.4×10−15,可计算向含有0.020 mol·L−1 Mn2+废水中通入一定量的H2S气体Mn2+开始沉淀时S2−浓度,再根据H2S的电离常数K2=7.0×10−15计算氢离子浓度。 解析:根据以上分析(1)依题意,MnO2、CuS、H2SO4反应生成MnSO4、CuSO4、S、H2O,锰元素由+4降为为+2价,硫元素由—2升为0价,根据最小公倍数法配平,则该反应为CuS+MnO2+4H+Cu2++Mn2++S↓+2H2O;(2)根据流程图,Ⅲ是除去溶液中的铁离子、铝离子;II中加入适量Zn,得到Cu,滤渣2的主要成分是Cu;(3) II中加入适量Zn, II的滤液中有亚铁离子,为了将亚铁离子除去,需要先将其氧化为铁离子;为不引入新杂质,再用氢氧化锌、氧化锌、碳酸锰等调节溶液pH将其完全变为氢氧化铁沉淀,因此III中加入的二氧化锰是将Fe2+氧化成Fe3+的氧化剂,另外一种物质X可以是氢氧化锌、氧化锌、碳酸锰等,所以选bd;(4)电解前,V溶液中含有锌离子、锰离子,由此推断电解时锌元素由+2降为0价,得到电子,发生还原反应,说明Zn是阴极产物;锰元素由+2升为+4价,失去电子,发生氧化反应,说明二氧化锰是阳极产物即Mn2+—2e-→MnO2,左边带4个正电,右边不带电,呈酸性的V溶液中只能用氢离子使左右电荷守恒,则Mn2+—2e-→MnO2+4H+;左边比右边少4H、2O,根据原子个数守恒可得阳极反应式:Mn2+−2e-+2H2O=MnO2+4H+;Mn2+−2e−+2H2O=MnO2+4H+ ;根据电极反应式,电解中有硫酸生成,本工艺可以循环利用的物质有MnO2、Zn和H2SO4 (5)根据HS-的电离平衡常数与HS-水解平衡常数=大于 7.0×10−15 ,水解大于电离,所以NaHS的pH>7;(6)根据Ksp(MnS)= 1.4×10−15,可计算向含有0.020 mol·L−1 Mn2+废水中通入一定量的H2S气体Mn2+开始沉淀时S2−浓度等于, H2S的电离常数K2=7.0×10−15, , ,氢离子浓度= ,所以PH=5。 点睛:电解池阳极失电子发生氧化反应,阴极得电子发生还原反应,所以题中阳极反应为Mn2+−2e−+2H2O=MnO2+4H+  
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四氯化钛(TiCl4)是生产金属钛及其化合物的重要中间体。室温下,四氯化钛为无色液体。某化学兴趣小组同学以TiO2和CCl4为原料在实验室制取液态TiCl4,装置如图所示。

有关信息如下:

①反应原理:TiO2(s)+CCl4(g)TiCl4(g)+CO2(g)。

②反应条件:无水无氧且加热。

③有关物质性质如下表:

物质

熔点/℃

沸点/℃

其它

CCl4

23

76

与TiCl4互溶

TiCl4

25

136

遇潮湿空气产生白雾

 

请回答下列问题:

(1)装置F橡皮管的作用是_________________________

装置F中有氮气生成,该反应的化学方程式为_______________

(2)实验装置依次连接的顺序为F→B→______________

(3)实验开始前首先点燃____处酒精灯(填“D”或“F”),目的是___________________

(4)E装置______(填“能”或“不能”)换成B装置,理由是_____________________

(5)欲分离C中的液态混合物,所采用操作的名称是__________________

(6)TiCl4是制取航天航空工业材料——钛合金的重要原料。某钛合金的元素还有Al和Si等。已知在常温下,钛是一种耐强酸强碱的金属,请设计实验检验其中的Si元素:__________________________________________________________

 

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某温度下,向10 mL 0.1 mol/LCuCl2溶液中滴加0.1 mol/L的Na2S溶液,滴加过程中溶液中lgc(Cu2+)与Na2S溶液体积(V)的关系如图所示,下列有关说法正确的是

已知:lg2=0.3,Ksp(ZnS)=3×10-25 mol2/L2

A. a、b、c三点中,水的电离程度最大的为b点

B. Na2S溶液中c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)=2c(Na+)

C. 该温度下Ksp(CuS)=4×10-36 mol2/L2

D. 100 mL Zn2+、Cu2+浓度均为10-5 mol•L-1的混合溶液中逐滴加入10-4 mol•L-1Na2S溶液,Zn2+先沉淀

 

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W、X、Y、Z是原子半径依次增大的四种短周期主族元素,已知25℃时,W、X形成的0.1 mol/L化合物的水溶液pH=1,Z的电子层数与最外层电子数相等。下列说法错误的是

A. X、Y、Z一定位于同一周期

B. X与Y形成的化合物中各原子不一定达到8电子稳定结构

C. Y、Z的最高价氧化物对应水化物之间一定能相互反应

D. W与X、Y形成的化合物的稳定性一定是前者大于后者

 

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通过实验、观察、类比、推理等方法得出正确的结论是化学学习的方法之一。对下列反应实验现象的推断或解释正确的是

选项

操作

实验现象

解释

A

向某钾盐中滴加浓盐酸,产生气体再通入品红溶液

品红溶液褪色

该钾盐为K2SO3或KHSO3

B

铝热剂溶于足量稀盐酸再滴加KSCN溶液

出现血红色

铝热剂中一定含有氧化铁

C

将少量溴水加入KI溶液中,再加入CCl4,振荡,静置

下层液体呈紫色

氧化性:Br2>I2

D

将足量过氧化钠固体投入紫色石蕊试液中

溶液变成蓝色

过氧化钠与水反应生成氢氧化钠,溶液呈碱性

 

 

A. A    B. B    C. C    D. D

 

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某科研小组公司开发了Li-SO2Cl2军用电池,其示意图如图所示,已知电池反应为:2Li+SO2Cl2=2LiCl+SO2↑。下列叙述中错误的是

A. 电池工作时负极材料是Li,发生氧化反应

B. 将电解质溶液改为LiCl的水溶液,电池性能会更好

C. 电池工作时电子流向:锂电极→导线→负载→碳棒

D. 电池工作过程中,石墨电极反应式为SO2Cl2+2e=2Cl+SO2

 

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