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某种碳酸锰矿的主要成分有MnCO3、MnO2、FeCO3、MgO、SiO2、Al...

某种碳酸锰矿的主要成分有MnCO3MnO2FeCO3MgOSiO2Al2O3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,流程如图1:阴离子膜法电解装置如图2所示:

(1)写出用稀硫酸溶解碳酸锰反应的离子方程式______

(2)已知不同金属离子生成氢氧化物沉淀所需的pH如表:

离子

Fe3+

Al3+

Fe2+

Mn2+

Mg2+

开始沉淀的pH

2.7

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,则滤渣的成分是______,滤液中含有的阳离子有H+______

(3)在浸出液里锰元素只以Mn2+的形式存在,且滤渣中也无MnO2,请解释原因______

(4)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______

(5)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______

 

MnCO3+2H+=Mn2++CO2↑+H2O Al(OH)3、Fe(OH)3 Mn2+、Mg2+、NH4+ MnO2在酸性条件下被二价铁还原为Mn2+ 负 2H2O-4e-=O2↑+4H+ Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+ 【解析】 将碳酸锰矿粉溶于稀硫酸中MnCO3、FeCO3、MgO、Al2O3都和稀硫酸反应生成硫酸盐,酸性条件下,MnO2被亚铁离子还原生成Mn2+,SiO2以沉淀析出,然后向浸出液中先加双氧水、再加氨水,并调节溶液的pH到6,根据表中数据可知,pH=6时,Al3+、Fe3+完全转化为沉淀,溶液中存在Mn2+、Mg2+、NH4+,则滤渣为Al(OH)3、Fe(OH)3,然后进一步精制,再利用阴离子交换膜电解,从而得到金属Mn。 (1)碳酸锰和稀硫酸反应生成硫酸锰、二氧化碳和水,离子方程式为MnCO3+2H+=Mn2++CO2↑+H2O; (2)加入双氧水时将亚铁离子氧化为铁离子,根据氢氧化物沉淀需要的pH表知pH=6时,Al3+、Fe3+完全转化为沉淀,溶液中存在Mn2+、Mg2+、NH4+,则滤渣为Al(OH)3、Fe(OH)3; (3)酸性条件下,MnO2被亚铁离子还原生成Mn2+,亚铁离子被氧化生成Fe3+,所以在浸出液里锰元素只以Mn2+的形式存在,且滤渣中也无MnO2; (4)根据阴离子移动方向知,左边电极是阴极、右边电极是阳极,则连接阴极的电极A是电源负极,阳极上氢氧根离子放电生成氧气,电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+; (5)锰离子不稳定,易被氧气氧化生成二氧化锰,所以阳极反应的副反应为Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+。
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某含锰矿物的主要成分有MnCO3MnO2FeCO3SiO2Al2O3等。已知FeCO3MnCO3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,主要物质转化关系如下:

1)设备1中反应后,滤液1里锰元素只以Mn2+的形式存在,且滤渣1中也无MnO2。滤渣1的主要成分是_______(填化学式)。

2)设备1中发生氧化还原反应的离子方程式是_______

3)设备2中加足量双氧水的作用是_______。设计实验方案检验滤液2中是否存在Fe2+_______

4)设备4中加入过量氢氧化钠溶液,沉淀部分溶解,。用化学平衡移动原理解释原因:_______

5)设备3中用阴离子膜法提取金属锰的电解装置图如下:

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___________

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______________

 

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过二硫酸铵[(NH4)2S2O8]是一种常用的氧化剂和漂白剂。一种以辉铜矿(主要成分为Cu2S,且杂质不参与下列流程中的反应)为原料制备过二硫酸铵的流程如图所示:

请回答下列问题:

(1)矿石粉碎的目的是________

(2)Cu2O和辉铜矿在高温下反应的化学方程式为________。在该反应中,n(氧化剂)n(还原剂)=________

(3)工业上,常采用电解法制取(NH4)2S2O8,其装置如下图所示。则电解时,阳极的电极反应式为:________。当电路中转移2.5mol电子时,阴极产生________(填数值)mol________(填物质)

(4)从过二硫酸铵溶液中获得过二硫酸铵晶体,需采用蒸发浓缩、降温结晶、________________、干燥等操作。

(5)过二硫酸铵常用于检验废水中的Cr3+是否超标,如果超标,溶液会变成橙色(还原产物为SO42-),写出该反应的离子方程式________

 

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二氧化锗(GeO2)可用于制备半导体材料,某实验小组以铁矾渣(主要成分为FeOCaOGeOSiO2)为原料制取二氧化锗的工艺流程如下所示。

已知:25℃时,部分金属阳离子转化为氢氧化物沉淀时的pH如下表所示。

离子

Fe3+

Mn2+

Ge4+

开始沉淀时的pH

2.3

8.3

8.2

沉淀完全时的pH

4.1

9.8

11.2

 

请回答下列问题:

(1)由下图可知,浸出时,所用硫酸的最佳质量分数为________,浸渣的主要成分为________________(填化学式)

(2)“氧化时,可选用的试剂为________(填字母)

A.KMnO4   B.NaOH   C.H2O2   D.I2

(3)“氧化时,若以适量稀硝酸作氧化剂,则Ge2+被氧化的离子方程式为________________氧化后,选用K3[Fe(CN)6]溶液证明Fe2+已全部被氧化的实验现象为________________________________________________

(4)“除铁时,可选用Na2CO3为除铁剂,其原理为____________________________

(5)已知Ge(OH)4,具有两性,在得到Ge(OH)4的过程中,若溶液的pH大于12,会导致Ge(OH)4溶解,写出该反应的离子方程式:________________________________

(6)利用惰性电极电解酸性GeSO4溶液也可制得GeO2,则阳极的电极反应式为___________________

 

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硫酸锰广泛应用于医药、食品、农药、造纸等行业,如图是以软锰矿(主要成分是MnO2,还含有SiO2等杂质)和黄铁矿(FeS2)制取MnSO4∙H2O的流程图,已知Ksp(MnCO3)=2.2×10-11,气体常用作气体肥料。回答下列问题:

(1)空气中高温焙烧发生反应的化学方程式为________

(2)气体的电子式为________

(3)操作a所用的主要玻璃仪器:________

(4)常温下,0.1mol/L碳酸氢铵溶液中微粒浓度分数与pH的关系如图所示,取一定量母液C加入NH4HCO3至其浓度为0.1mol/L可制得高性能强磁性材料MnCO3,该反应的离子方程式为________同时调pH=10.3,则溶液中c(Mn2+)=________

(5)硫酸锰是工业制备MnO2电极的活性原料,则用惰性电极电解酸性母液C制得MnO2的阳极电极反应式为________若电路中通过0.3mol电子时,理论上得到MnO2的质量为________g

(6)如图是MnSO4∙H2O的热重曲线,则850℃时固体化学式为________700℃时发生反应的化学方程式是________

 

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高铁酸盐在能源、环保等方面有着广泛用途。

(1)化学氧化法生产高铁酸钾(K2FeO4)是用固体Fe2O3KNO3KOH混合加热生成紫红色高铁酸钾和KNO2等产物。此反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为_____________

(2)工业上湿法制备高铁酸钾(K2FeO4)的工艺如图所示:

反应的化学方程式为_________________________________________________

反应的离子方程式为_________________________________________________

加入饱和KOH溶液的目的是_________________________________________________

高铁酸钾是一种理想的水处理剂,其处理水的原理为____________________________

实验室配制FeNO33溶液,为防止出现浑浊,一般是将FeNO33固体溶于稀HNO3后再加水稀释。已知25 ℃时,Ksp[FeOH3]4×10-38,此温度下在实验室中配制100 mL 5 mol·L-1 FeNO33溶液,则至少需要________mL4 mol·L-1 HNO3

(3)高铁酸钠(Na2FeO4)制备可采用三室膜电解技术,装置如图所示,阳极的电极反应式为________。电解后,阴极室得到的A溶液中溶质的主要成分为________(填化学式)。

 

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