软锰矿的主要成分为MnO2,还含有Fe2O3、MgO、Al2O3、CaO、SiO2等杂质,工业上用软锰矿制取MnSO4·H2O的流程如下:
已知:①部分金属阳离子完全沉淀时的pH如下表
②温度高于27℃时,MnSO4晶体的溶解度随温度的升高而逐渐降低。
(1)“浸出”过程中MnO2转化为Mn2+的离子方程式为 ;
(2)第1步除杂中加入H2O2的目的是 。
(3)第1步除杂中形成滤渣l的主要成分为 (填化学式),调pH至5-6所加的试剂,
可选择 (填以下试剂的序号字母);
a.CaO b.MgO c.Al2O3 d.氨水
(4)第2步除杂,主要是将Ca2+、Mg2+转化为相应氟化物沉淀除去,写出MnF2除去Mg2+的离子反应方程式 ,该反应的平衡常数数值为 。
(已知:MnF2的Ksp=5.3×10-3;CaF2的Ksp=1.5×10-10;MgF2的Ksp=7.4×10-11):
(5)采用“趁热过滤”操作的原因是 。
(6)取少量MnSO4·H2O溶于水,配成溶液,测其pH发现该溶液显酸性,原因是 (用离子方程式表示),该溶液中所有离子的浓度由大到小的顺序为 。
甲、乙、丙、丁是由短周期元素组成的物质,它们之间存在如下转化关系。甲+乙丙+丁
(1)转化关系中所涉及的反应为非氧化还原反应,且乙为水。
①若甲为块状固体,丙为可燃性气体,其分子内既含有极性键又含有非极性键。则丙的电子式是。
②若甲是由N和Cl元素组成的化合物,其分子结构模型如右图所示,丙具有漂白性。则甲中Cl元素的化合价是。
(2)转化关系中所涉及的反应为氧化还原反应,且乙为水。
①若甲和丙是同主族元素组成的单质,且组成甲的元素位于第三周期,此反应的离子方程式是。
②若丙和丁都可在一定条件下还原,此反应的化学方程式是。
③若甲是由N和O元素组成的气态物质,呈红棕色。将3.36 g加到一定量丙溶液中,收集到1.12 L气体丁(已折算为标准状况),则反应的离子方程式是。
(3)Hofmann依据上述转化关系测定氨分子的组成。现用如右图所示的装置进行实验,打开分液漏斗的活塞,滴下浓氨水,至不再反应为止;关闭分液漏斗的活塞,待恢复到室温,打开止水夹,试管内液面上升至处。
①滴下浓氨水一段时间后,试管内发生反应的化学方程式是。
②证明试管内“不再反应”的实验操作和现象是。
(10分)工业上以锂辉石(,含少量Ca、Mg元素)为原料生产碳酸锂。其部分工艺流程如下:
已知:①
②某些物质的溶解度()如下表所示。
T/℃ |
20 |
40 |
60 |
80 |
S(Li2CO3)/g |
1.33 |
1.17 |
1.01 |
0.85 |
S(Li2SO4)/g |
34.2 |
32.8 |
31.9 |
30.7 |
(1)从滤渣1中分离出A12O3的部分流程如下图所示,括号表示加入的试剂,方框表示所得到的物质。则步骤II中反应的离子方程式是。
(2)已知滤渣2的主要成分有Mg(OH)2和CaCO3。向滤液1中加入石灰乳的作用是(运用化学平衡原理简述)。
(3)向滤液2中加入饱和Na2CO3溶液,过滤后,用“热水洗涤”的原因是。
(4)工业上,将Li2CO3粗品制备成高纯Li2CO3的部分工艺如下。
a.将Li2CO3溶于盐酸作电解槽的阳极液,LiOH溶液作阴极液,两者用离子选择透过膜隔开,用惰性电极电解。
b.电解后向LiOH溶液中加入过量NH4HCO3溶液,过滤、烘干得高纯Li2CO3。
①a中,阳极的电极反应式是。
②b中,生成Li2CO3反应的化学方程式是。
(14分)过氧化氢对环境友好,性质多样,有很重要的研究和应用价值。
(1)实验室利用反应可制备氧气。
①取等物质的量浓度等体积溶液分别进行下列实验,研究外界条件对该反应速率的影响,实验报告如下表所示。
序号 |
条件 |
现象 |
结论 |
|
1 |
温度/℃ |
催化剂 |
||
2 |
40 |
FeCl3溶液 |
||
3 |
20 |
FeCl3溶液 |
||
4 |
20 |
MnO2 |
||
5 |
20 |
无 |
实验1、2研究的是对H2O2分解速率的影响。
实验2、3的目的是。
实验中可以表明该反应速率差异的现象是。
②实验室用MnO2做该反应的催化剂,使用如右图所示装置的A部分制备O2,避免反应过于剧烈的操作是。
(2)Na2O2与水反应也可生成O2。某同学取4 g Na2O2样品与过量水反应,待反应完全终止时,得100 mL溶液X和448 mL O2(已折算为标准状况)。该同学推测样品中含有杂质或反应中生成H2O2,并进行实验研究。
①取少量X于试管中,滴加FeCl2溶液,立即生成红褐色沉淀。则反应的离子方程式是。
②通过如上图所示整套实验装置测定Na2O2样品的纯度,假设所含杂质不参加反应。取25 mL X,滴入烧瓶内使其与过量KMnO4酸性溶液反应,最终生成56 mL O2(已折算为标准状况),则此样品中:Na2O2的质量分数是。
为探究铁与浓硫酸在加热条件下的反应,某活动小组设计并完成以下实验:
(1)实验目的:分析铁与浓硫酸在加热条件下的反应。
①洗气瓶中浓硫酸的作用是。
②写出加热条件下铁与浓硫酸反应生成SO2的化学方程式。
活动小组预测随着反应的进行,硫酸的浓度降低,可能还会有氢气产生,为进一步确认气体的成分还需要进行进一步的实验。
(2)实验目的:检验气体的成分。
试剂:氢氧化钠溶液、浓硫酸、氧化铜粉末、无水硫酸铜固体、品红溶液、高锰酸钾酸性溶液、碱石灰。
仪器如下图(可重复使用,可根据需要取用);
①连接仪器。将装置的字母填入□内,并将试剂名称填写在相应的括号内(可不填满)
②若混合气体中含有氧气,实验过程中能观察到的现象是。
(3)实验目的:确定产物的含量。
①若混合气体中含有SO2和H2,为测定混合气体中各成分含量,需收集的数据有。
②若反应后烧瓶中溶液含有的金属阳离子有Fe2+、Fe3+,其中检验是否含有Fe3+可采用的试剂为;如果该过程中共消耗了11.2g铁,反应后的溶液能吸收标准状况下1.12L氯气,则原溶液中含有Fe3+的物质的量为mol。
某课外小组模拟上述部分过程设计了如下实验装置制备硝酸(所有橡胶制品均已被保护)
(1)工业上用氨气制取NO的化学方程式是。
(2)连接好装置后,首先进行的操作是。
(3)通入a气体的目的是.
(4)盛有Na2CO3溶液的烧杯为尾气处理装置,该装置中发生反应的化学方程式是
2NO2+Na2CO3=====NaNO2++
(5)已知:温度低于21.15°C时,NO2几乎全部转变为N2O2。工业上可用N2O4与水反应来提高硝酸产率。N2O4与a气体在冷水中生成硝酸的化学方程式是。(6)一定条件下,某密闭容器中N2O4和NO2的混合气体达到平衡时,c(NO2)=0.500mol/L,c(N2O4)=0.125mol/L。则2NO2(g) N2O4(g)的平衡常数K=。若NO2起始浓度为2mol/L,相同条件下,NO2的最大转化率为。