某种碳酸锰矿的主要成分有MnCO3、MnO2、FeCO3、MgO、SiO2、Al2O3等。已知碳酸锰难溶于水。一种运用阴离子膜电解法的新技术可用于从碳酸锰矿中提取金属锰,流程如下:
阴离子膜法电解装置如下图所示:
(1)写出用稀硫酸溶解碳酸锰反应的离子方程式: 。
(2)已知Ksp (Fe(OH)3) =" 4" ´10–38,假设溶液中Fe3+离子浓度为0.1 mol·L–1,则开始生成Fe(OH)3沉淀的pH是_________,沉淀完全的pH是_________。(可能用到的数据:lg= -0.1 lg
=0.2)
(3)已知不同金属离子生成氢氧化物沉淀所需的pH如下表:
离子 |
Fe3+ |
A13+ |
Fe2+ |
Mn2+ |
Mg2+ |
开始沉淀的pH |
1.2 |
3.7 |
7.0 |
7.8 |
9.3 |
沉淀完全的pH |
3.7 |
4.7 |
9.6 |
9.8 |
10.8 |
加氨水调节溶液的pH等于6,则“滤渣(待处理)”的成分是 (写化学式),滤液中含有的阳离子有H+和 (写符号)。
(4)在浸出液里锰元素只以Mn2+的形式存在,且滤渣A中也无MnO2,请用离子方程式解释原因: 。
(5)电解装置中箭头表示溶液中阴离子移动的方向,则A电极是直流电源的 极。实际生产中,阳极以稀硫酸为电解液,阳极的电极反应式为 。
(6)该工艺之所以采用阴离子交换膜,是为了防止Mn2+进入阳极区发生副反应生成MnO2造成资源浪费,写出该副反应的电极反应式: 。
(12分)下图是铜与稀硝酸反应的两个实验装置图,请回答下列问题:
(1)铜与稀硝酸反应的化学方程式______。
(2)学生甲用装置Ⅰ探究铜与稀硝酸反应的气体产物。实验过程在烧瓶中观察到有红棕色气体产生,在试管中收集到无色气体。
烧瓶中产生红棕色气体的原因是(用方程式表示)。
(3)学生乙认为,甲用装置Ⅰ实验,无法说明问题。为了证明并观察到铜与稀硝酸反应的产物为NO,甲设计了如图Ⅱ所示的实验装置,选择下列药品,并按下列实验步骤完成该实验。请你根据他的思路,回答下列问题:
药品:稀硝酸锌粒石灰石固体
步骤:
①检查装置的气密性
②向试管中加入一定量CaCO3固体
③向试管中倒入过量的稀HNO3并迅速盖上带铜丝和导管的橡皮塞
④待反应完全后,将导管插入试管内接近液面
⑤将铜丝插入到溶液中
⑥用注射器的针头穿过橡皮塞并向试管内推入氧气(或空气)
(ⅰ)步骤①②目的是;
(ⅱ)推入氧气或空气的目的是;
(ⅲ)分别将等质量的铜片与等体积均过量的浓硝酸和稀硝酸反应,所得到的溶液前者呈绿色,后者呈蓝色,某同学提出,这可能是Cu2+的浓度差异引起的,你同意这种看法吗?(填“同意”或“不同意”),原因是。
(8分)某校化学兴趣小组,通过下列装置探究Na2CO3和NaHCO3的热稳定性,设计如下的探究方案,请你参与并完成该探究方案。
(1)提出假设:Na2CO3或NaHCO3加热分解时可能有CO2生成。
(2)设计实验:①利用右图装置分别对一定量的Na2CO3和NaHCO3进行加热;②为了检验CO2的生成,试管B中应加入的物质是_____________(填“澄清的石灰水”或“NaOH溶液”)
(3)现象与结论:同学们发现只有在加热NaHCO3时,试管B中才有气泡产生且有_______________沉淀生成(填沉
淀的颜色),说明Na2CO3和NaHCO3的热稳定性是:Na2CO3____ ___ NaHCO3(填“>”或“<”)。
(4)某同学在探究NaHCO3的热稳定性时,称取了8.4gNaHCO3,充分加热,请你计算理论上可产生CO2气体的体积为__________L(标准状况)
已知KMnO4、MnO2在酸性条件下均能将草酸钠(Na2C2O4)氧化:
2MnO4-+5C2O42-+16H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O
MnO2+C2O42-+4H+=Mn2++2CO2↑+2H2O
某研究小组为测定某软锰矿中MnO2的质量分数,准确称取1.20g软锰矿样品,加入2.68g草酸钠固体,再加入足量的稀硫酸并加热(杂质不参加反应),充分反应之后冷却、滤去杂质,将所得溶液转移到容量瓶中并定容;从中取出25.00mL待测液置于锥形瓶中,再用0.0200mol·L-1KMnO4标准溶液进行滴定,当滴入20.00mLKMnO4溶液时恰好完全反应。试回答下列问题:
⑴0.0200mol·L-1KMnO4标准溶液应置于(选填“甲”或“乙”)滴定管中;滴定终点如何判断。
⑵你能否帮助该研究小组求得软锰矿中MnO2的质量分数(选填“能”或“否”)。若回答“能”,请给出计算结果;若回答“否”,试说明原因。
⑶若在实验过程中存在下列操作,其中会使所测MnO2的质量分数偏小的是。
A.溶液转移至容量瓶中,未将烧杯、玻棒洗涤 |
B.滴定前尖嘴部分有一气泡,滴定终点时消失 |
C.定容时,俯视刻度线 |
D.滴定前仰视读数,滴定后俯视读数 |
E.锥形瓶水洗之后未用待测液润洗
下图是某实验小组进行乙醇催化氧化的装置:
(1)实验过程中铜网出现红色和黑色交替的现象,请写出相应的化学反应方程式、
。
在不断鼓入空气的情况下,熄灭酒精灯,反应仍能继续进行,说明该乙醇氧化反应是________反应.
(2)甲和乙两个水浴作用不相同,甲的作用是____________________;
乙的作用是______________________________________________。
(3)反应进行一段时间后,干燥试管a能收集到不同的物质,它们是________。集气瓶中收集到的气体的主要成分是________。
(4)若试管a中收集到的液体用紫色石蕊试纸检验,试纸显红色,说明液体中还含有________。
要除去该物质,可先在混合液中加入________(填写字母)。
a.氯化钠溶液 b.苯 c.碳酸氢钠溶液 d.四氯化碳
然后,再通过________(填实验操作名称)即可除去。
高铁酸钾(K2FeO4)具有高效的消毒作用,为一种新型非氯高效消毒剂。电解法制备高铁酸钾操作简便,成功率高,易于实验室制备。其原理如下图所示。
I. 实验过程中,两极均有气体产生,Y极区溶液逐渐变成紫红色;停止实验,铁电极明显变细,电解液仍然澄清。查阅资料发现,高铁酸根(FeO42-)在溶液中呈紫红色。
(1)电解过程中,X极是极,电极反应是。
(2)电解过程中,Y极放电的有。
(3)生成高铁酸根(FeO42-)的电极反应是。
II. 若用不同种电池作为上述实验的电源,请分析电池反应。
(1)铅蓄电池总的化学方程式为:
2H2O+2PbSO4 Pb+PbO2+2H2SO4,则它在充电时的阳极反应为
。
(2)镍镉碱性充电电池在放电时,其两极的电极反应如下:
正极:2NiOOH+2H2O+2e-=2Ni(OH)2+2OH-
负极:Cd+2OH--2e-=Cd(OH)2
则它在放电时的总反应的化学方程式为。
(3)肼(N2H4)是一种可燃性液体,可用作火箭燃料。已知在25℃、101kPa时,32.0g N2H4在氧气中完全燃烧生成氮气和液态水,放出624kJ的热量,则N2H4完全燃烧的热化学方程式是;
肼—空气燃料电池是一种碱性燃料电池,电解质溶液是20%~30%的KOH溶液,放电时负极的电极反应是。
(4)以丙烷为燃料制作新型燃料电池,电池的正极通入O2和CO2,负极通入丙烷,电解质是熔融碳酸盐,电池总反应方程式为:C3H8+5O2=3CO2+4H2O。
写出该电池正极的电极反应:。
(5)当制备相同物质的量的高铁酸钾时,理论上,上述四种电池中分别消耗的Pb、Cd、肼、丙烷的物质的量之比是。