某化学小组在实验室模拟用软锰矿(主要成分MnO2,杂质为铁及铜的化合物等)制备高纯碳酸锰,过程如下(部分操作和条件略):
① 缓慢向烧瓶中(见图)通入过量混合气进行“浸锰”操作,主要反应原理为:
SO2+ H2O = H2SO3
MnO2+ H2SO3 = MnSO4+ H2O
(铁浸出后,过量的SO2 会将Fe3+还原为Fe2+)
② 向“浸锰”结束后的烧瓶中加入一定量纯MnO2粉末。
③ 再用Na2CO3溶液调节pH为3.5左右,过滤。
④ 调节滤液pH为6.5~7.2 ,加入NH4HCO3 ,有浅红色的沉淀生成,过滤、洗涤、干燥,得到高纯碳酸锰。
回答:
(1)“浸锰”反应中往往有副产物MnS2O6 的生成,温度对“浸锰”反应的影响如下图,为减少MnS2O6的生成,“浸锰”的适宜温度是 。
(2)查阅表1,③中调pH为3.5时沉淀的主要成分是 。②中加入一定量纯MnO2粉末的主要作用是 ,相应反应的离子方程式为 。
表1:生成相应氢氧化物的pH
物质 |
Fe(OH)3 |
Fe(OH)2 |
Mn(OH)2 |
Cu(OH)2 |
开始沉淀pH |
2.7 |
7.6 |
8.3 |
4.7 |
完全沉淀pH |
3.7 |
9.6 |
9.8 |
6.7 |
(3)③中所得的滤液中含有Cu2+,可添加过量的难溶电解质MnS除去Cu2+,经过滤,得到纯净的MnSO4。用平衡移动原理解释加入MnS的作用_________________。
(4)④中加入NH4HCO3 后发生反应的离子方程式是____________________。
(5)检验④中沉淀是否洗涤干净的方法是 。
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,滤渣2的主要成分是 。
(5)步骤Ⅳ中,在(填“阴”或“阳”)极析出Mn,电极反应方程式为。
(6)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。
用简短的文字和方程式解答下列问题:
(1)Na2CO3溶液可做洗涤剂去除油污,而且热的溶液去污效果更好。其原因是。
(2)实验室有两瓶失去标签且pH=3的溶液,已知它们是稀盐酸和醋酸,请写出区别它们的一种方法:。
研究表面,可用NaBH4与水反应制氢氧燃料电池的氢气:BH4-+2H2O=BO2-+4H2↑(实质为水电离产生的H+被还原)。下表为pH和温度对本反应中NaBH4半衰期的影响(半衰期是指反应过程中,NaBH4的浓度降低到初始浓度一半时所需的时间)。
体系 pH |
不同温度下NaBH4的半衰期(min) |
|||
0℃ |
25℃ |
50℃ |
75℃ |
|
8 |
4. 32 ×100 |
6. 19 ×10-1 |
8. 64 ×10-2 |
1.22 ×10-2 |
10 |
4. 32 ×102 |
6. 19 ×101 |
8. 64 ×100 |
1.22 ×100 |
12 |
4. 32 ×104 |
6. 19 ×103 |
8. 64 ×102 |
1.22 ×102 |
14 |
4. 32 ×106 |
6. 19 ×105 |
8. 64 ×104 |
1.22 ×104 |
根据要求回答下列问题:
(1)NaBH4与水反应后所得溶液显碱性,则溶液中各离子浓度大小关系为___________。
(2)从上表可知,温度对NaBH4与水反应速率产生怎样的影响?
答:。
(3)反应体系的pH为何会对NaBH4与水反应的反应速率产生影响?
答:。
(4)实验表明,将NaBH4溶于足量水,释放的H2比理论产量少得多(即反应一段时间后有NaBH4剩余也不再反应)。其可能原因是。
A、B是相对分子质量不相等的两种烃,无论二者以何种比例混合,只要混合物的总质量不变,完全燃烧后所产生的CO2的质量就不变。
(1)试写出两组符合上述情况的烃的结构简式:
________________和________________;
________________和________________。(与第一组的物质类别不同)
(2)A、B应满足的条件是_____________________________________________。
甲醇合成反应为:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。工业上用天然气为原料,分为两阶段:
Ⅰ、制备合成气:
用天然气和水制取原料气的方程式为:。
原料气中常添加CO2以解决合成气中H2过量CO不足问题,请用方程式解释原因。为了使合成气配比最佳,理论上原料气中甲烷与二氧化碳体积比为_________。
Ⅱ、合成甲醇:
(1)反应过程中物质能量变化如图所示。写出合成甲醇的热化学方程式____。
实验室在1L密闭容器中进行模拟合成实验。将1molCO和2molH2通入容器中,分别恒温在3000C和5000C反应,每隔一定时间测得容器中甲醇的浓度如下:
10min |
20min |
30min |
40min |
50min |
60min |
|
3000C |
0.40 |
0.60 |
0.75 |
0.84 |
0.90 |
0.90 |
5000C |
0.60 |
0.75 |
0.78 |
0.80 |
0.80 |
0.80 |
(2)在3000C反应开始10分钟内,H2的平均反应速率_____________。
(3)5000C平衡常数K=___________。
(4)在另一体积不变的容器中,充入1.2molCO和2.0molH2,一定条件下达到平衡,测得容器内压强为起始的一半。计算该条件下H2转化率为。