【2015新课标Ⅱ卷理综化学】酸性锌锰干电池是一种一次电池,外壳为金属锌,中间是碳棒,其周围是碳粉,MnO2,ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物,该电池在放电过程产生MnOOH,回收处理该废电池可得到多种化工原料,有关数据下表所示:
溶解度/(g/100g水)
化合物 |
Zn(OH)2 |
Fe(OH)2 |
Fe(OH)3 |
Ksp近似值 |
10-17 |
10-17 |
10-39 |
回答下列问题:
(1)该电池的正极反应式为 ,电池反应的离子方程式为:
(2)维持电流强度为0.5A,电池工作五分钟,理论上消耗Zn g。(已经F=96500C/mol)
(3)废电池糊状填充物加水处理后,过滤,滤液中主要有ZnCl2和NH4Cl,二者可通过____分离回收;滤渣的主要成分是MnO2、______和 ,欲从中得到较纯的MnO2,最简便的方法是 ,其原理是 。
(4)用废电池的锌皮制备ZnSO4·7H2O的过程中,需去除少量杂质铁,其方法是:加稀硫酸和H2O2溶解,铁变为_____,加碱调节至pH为 时,铁刚好完全沉淀(离子浓度小于1×10-5mol/L时,即可认为该离子沉淀完全);继续加碱调节至pH为_____时,锌开始沉淀(假定Zn2+浓度为0.1mol/L)。若上述过程不加H2O2后果是 ,原因是 。
实验室欲配制480 mL 0.1 mol•L-1 Na2CO3溶液,请据此回答下列问题:
(1)实验时,应用托盘天平称取Na2CO3·10H2O晶体 g。
(2)在配制Na2CO3溶液时需用的玻璃仪器主要有量筒、烧杯、玻璃棒、 、 。
(3)若实验过程中遇到下列情况,则会造成所配溶液的浓度偏低的是 。(填字母)
A.容量瓶内壁附有水珠而未干燥处理 |
B.忘记将洗涤液加入容量瓶 |
C.定容时俯视刻度线 |
D.摇匀后发现液面低于刻度线,加水至凹液面恰好与刻度线相切 |
高锰酸钾在实验室和工农业生产中有广泛的用途,实验室以二氧化锰为主要原料制备高锰酸钾,其部分流程如下:
(已知锰酸钾为墨绿色固体、高锰酸钾为紫黑色固体)
(1)在操作①和②中,MnO2是该反应的 (“氧化剂”或“还原剂”);第①步加热熔融时应选用的仪器是 :A. 铁坩埚 B. 瓷坩埚 C. 石英坩埚
(2)为提高第③步的浸出速率,可采取的措施有__________、___________(写出两项即可)。
(3)第④步通入适量CO2,发生反应生成MnO4-和MnO2和碳酸盐,则发生反应的离子方程式为 。
(4)第⑥步加热浓缩至液面有细小晶体析出时,停止加热,冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。干燥过程中,温度不宜过高,其原因是 (用化学方程式表示);所得晶体中可能含有的可溶性杂质的化学式为_______________。
(5)H2O2和KMnO4都是常用的强氧化剂,若向H2O2溶液中滴加酸性高锰酸钾溶液,则酸性高锰酸钾溶液会褪色,写出该反应的离子方程式:___________________________。
常见锌锰干电池因含有汞、酸或碱等,废弃后进入环境将造成严重危害。某化学兴趣小组拟采用如下处理方法回收废电池中的各种资源
(1)操作A的名称为 。
(2)铜帽溶解时加入H2O2的目的是 (用化学方程式表示)。铜帽溶解完全后,可采用___________方法除去溶液中过量的H2O2。
(3)碱性锌锰干电池的电解质为KOH,总反应为Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2,其负极的电极反应式为 。
(4)滤渣的主要成分为含锰混合物,向含锰混合物中加入一定量的稀硫酸、稀草酸,并不断搅拌至无气泡为止。主要反应为2MnO(OH)+MnO2+2H2C2O4+3H2SO4=3MnSO4+4CO2↑+6H2O。
① 当1 mol MnO2参加反应时,共有 mol电子发生转移。
② MnO (OH)与浓盐酸在加热条件下也可发生反应,试写出该反应的化学方程式: 。
(5)锌锰干电池所含的汞可用KMnO4溶液吸收。在不同pH下,KMnO4溶液对Hg的吸收率及主要产物如下图所示:
根据上图可知:
① pH对Hg吸收率的影响规律是随pH升高,汞的吸收率 。
② 在强酸性环境下Hg的吸收率高的原因可能是KMnO4在酸性条件下 强。
乳酸亚铁{[CH3CH(OH)COO]2Fe}是一种很好的食品铁强化剂,易溶于水,吸收效果比无机铁好,可由乳酸与FeCO3反应制得。
I.制备碳酸亚铁:装置如图所示。
(1)装置B发生反应的离子方程式为_______________________;B中可观察到的现象是铁粉逐渐溶解,_________________________。
(2)将B中生成的FeCl2溶液压入装置C的操作是______________________。
Ⅱ.制备乳酸亚铁:
将制得的FeCO3加入乳酸溶液中,加入少量铁粉,在75℃下搅拌使之充分反应,然后再加入适量乳酸。
(3)FeCO3与乳酸[CH3CH(OH)COOH]反应的离子方程式为_________________________。
(4)反应后加入适量乳酸的作用是________________。
(5)从所得溶液中获得乳酸亚铁晶体所需的实验操作是______ _、过滤、洗涤、干燥。
(6)设计实验证明乳酸亚铁中含Fe2+ ____________________ _________。
某科研小组探究工业废Cu粉(杂质含有SiO2、Al2O3、Fe2O3中的一种或几种)的组成并制备少量CuSO4·5H2O,实现废物综合利用,实验过程如下:
过程Ⅰ:
(1)废Cu粉中一定含有的杂质是 (填化学式)
(2)写出过程②发生反应的离子方程式: 。
过程Ⅱ:
(3)综合过程Ⅰ、II,计算废Cu粉中各成分的质量之比是 (化为最简整数比)
过程Ⅲ:已知25℃时:
电解质 |
Cu(OH)2 |
Fe(OH)2 |
Fe(OH)3 |
溶度积(Ksp) |
2.2×10-20 |
8.0×10-16 |
4.0×10-38 |
开始沉淀时的pH |
5.4 |
6.5 |
3.5 |
完全沉淀时的pH |
6.4 |
9.6 |
4.0 |
(4)在Ⅱ中所得蓝色溶液中加入一定量的H2O2溶液,调节溶液的pH范围为 ,然后过滤、结晶,可得CuSO4·5H2O。
(5)下列与 Ⅲ方案 相关的叙述中,正确的是(填字母)。
A.H2O2是绿色氧化剂,在氧化过程中不引进杂质、不产生污染
B.将Fe2+ 氧化为Fe3+ 的主要原因是Fe(OH)2沉淀比Fe(OH)3沉淀较难过滤
C.调节溶液pH选择的试剂可以是氢氧化铜或氧化铜
D.在pH>4的溶液中Fe3+一定不能大量存在