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我国是干电池的生产和消费大国。某科研团队设计了以下流程对碱性锌锰干电池的废旧资源...

我国是干电池的生产和消费大国。某科研团队设计了以下流程对碱性锌锰干电池的废旧资源进行回收利用:

已知:①Ksp(MnS)=2.5×10-13Ksp(ZnS)=1.6×10-24

Mn(OH)2开始沉淀时pH为8.3,完全沉淀的pH为9.8

⑴碱性锌锰干电池是以锌粉为负极,二氧化锰为正极,氢氧化钾溶液为电解质。电池总反应为2MnO2+ Zn+2KOH= 2MnOOH+K2ZnO2,请写出电池的正极反应式_____________

⑵为了提高碳包的浸出效率,可以采取的措施有________________________;(写一条即可)

⑶向滤液1中加入MnS的目的是__________________________________________

⑷已知MnSO4的溶解度曲线如图所示,从滤液2中析出MnSO4·H2O晶体的操作是蒸发结晶、____________________、洗涤、低温干燥;

⑸为了选择试剂X,在相同条件下,分别用3 g碳包进行制备MnSO4的实验,得到数据如表1,请写出最佳试剂X与碳包中的主要成分发生反应的化学方程式_____________

⑹工业上经常采用向滤液2中加入NaHCO3溶液来制备MnCO3,不选择Na2CO3溶液的原因是___________________________________

⑺该科研小组利用EDTA(乙二胺四乙酸二钠,阴离子简写为Y2-)进行络合滴定测定Mn2+在电池中的百分含量,化学方程式可以表示为Mn2++Y2-=MnY。实验过程如下:

准确称量一节电池的质量平均为24.00g,完全反应后,得到200.00mL滤液2,量取10.00mL滤液2稀释至100.00mL,取20.00mL溶液用0.0500mol•L-1EDTA标准溶液滴定,平均消耗标准溶液22.00mL,则该方案测得Mn元素的百分含量为________。(保留3位有效数字)

 

MnO2+H2O +e-= MnOOH+OH- 适当的升温(或搅拌) 将溶液中的Zn2+转化为ZnS沉淀而除去 趁热过滤 H2O2+MnO2+H2SO4=MnSO4+2H2O+O2↑ 或 H2O2+ 2MnOOH+2H2SO4=2MnSO4+4H2O+O2↑ Na2CO3溶液的碱性强,容易产生Mn(OH)2的沉淀 25.2% 【解析】⑴锌粉为负极,发生氧化反应,氢氧化钾溶液为电解质时发生的电极反应式为Zn+4OH--2e-= ZnO22-+2H2O,用电池总反应2MnO2+ Zn+2KOH= 2MnOOH+K2ZnO2减去负极电极反应,即得电池的正极反应式为MnO2+H2O +e-= MnOOH+OH-; ⑵通过适当的升温、固体粉碎或搅拌等措施可提高碳包的浸出效率; ⑶滤液1含有Zn2+,遇加入的MnS可以生成ZnS沉淀,再通过过滤即可除去; ⑷有MnSO4的溶解度曲线可知MnSO4·H2O在温度超过40℃后溶解度随温度的升高而降低,则将滤液2溶液蒸发结晶、趁热过滤、洗涤、并低温干燥防分解即可得到MnSO4·H2O晶体; ⑸由表1可知选用30%的过氧化氢获得的MnSO4质量最高,则30%的过氧化氢为最佳试剂,与MnO2在酸性条件下发生反应的化学方程式为H2O2+MnO2+H2SO4=MnSO4+2H2O+O2↑或 H2O2+ 2MnOOH+2H2SO4=2MnSO4+4H2O+O2↑; ⑹相同浓度的NaHCO3溶液和Na2CO3溶液,因CO32-的水解能力强于HCO3-,Na2CO3溶液的碱性强,更容易产生Mn(OH)2的沉淀; ⑺消耗EDTA的物质的量为0.0500mol•L-1×0.022L=0.0011mol,则样品中Mn2+的物质的量为0.0011mol×=0.11mol,Mn元素的百分含量为×100%=25.2%。  
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考点分析:
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(14分)工业上可由天然气为原料制备甲醇,也可由水煤气合成甲醇。

(1)已知2CH4gO2g=2CO2g+4H2g △H=akJ/mol

COg+2H2g=CH3OHg△H=bkJ/mol

试写出由CH4和O2制取甲烷的热化学方程式:___________________。

(2)还可以通过下列反应制备甲醇:COg+2H2gCH3OHg。图甲是反应时COg和CH3OHg的浓度随时间t的变化情况。从反应开始到平衡,用CO表示平均反应速率vCO=____________,该反应的平衡常数表达式为______________。

(3)在一容积可变的密闭容器中充入10mol CO和20mol H2,CO的平衡转化率随温度(T)、压强(P)的变化如乙图所示.

①下列说法能判断该反应达到化学平衡状态的是___________。(填字母)

A.H2的消耗速率等于CH3OH的生成速率的2倍

B.H2的体积分数不再改变

C.体系中H2的转化率和CO的转化率相等

D.体系中气体的平均摩尔质量不再改变

②比较A、B两点压强大小PA___________PB(填“>、<、=”)

③若达到化学平衡状态A时,容器的体积为20L.如果反应开始时仍充入10molCO和20molH2,则在平衡状态B时容器的体积V(B)=___________L

(4)以甲醇为燃料,氧气为氧化剂,KOH溶液为电解质溶液,可制成燃料电池(电极材料为惰性电极)

①若KOH溶液足量,则电池负极反应的离子方程式为_____________。

②若电解质溶液中KOH的物质的量为10mol,当有075mol甲醇参与反应时,电解质溶液中各种离子的物质的量浓度由大到小的顺序是______________。

 

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碱式碳酸镁可用于牙膏、医药和化妆品等工业化学式为4MgCO3·Mg(OH)2·5H2O,某碱式碳酸镁中含有SiO2杂质,为测定其纯度,某兴趣小组设计了如下几个方案:

方案I取一定质量的样品,与硫酸充分反应,通过测定生成CO2的质量计算纯度

(1)乙中发生反应的方程式为____________

(2)仪器接口的连接顺序为(装置可以重复使用)a___________,丁的作用是__________

(3)当样品充分反应完后,缓慢通入空气的目的是:____________

方案Ⅱ①称取碱式碳酸镁样品mg;②将样品充分高温煅烧,冷却后称量;重复操作,测得剩余固体质量为m1g/。

(4)下列仪器中,该方案不会用到的是____________

(5)判断样品完全分解的方法是_______;本实验至少需要称量_______次。

(6)有同学认为方案高温煅烧的过程中会发生MgCO3 +SiO2MgSiO3 +CO2,会导致测定结果有误,你认为这位同学的观点正确吗?______。(填正确错误)请说明理由:____________

 

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一定条件下,某含碳钢腐蚀情况与溶液pH的关系如表

pH

2

4

6

6.5

8

13.5

14

腐蚀快慢

较快

较快

主要产物

Fe2+

Fe3O4

Fe2O3

FeO2

 

下列说法正确的是(  )

A. pH的升高,碳钢腐蚀速率逐渐加快

B. pH<4,发生析氢腐蚀

C. pH为14,其负极反应为2H2O+Fe_3eFeO2+4H+

D. 在煮沸除氧气后的碱性溶液中,碳钢腐蚀速率会加快

 

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在日常生活中,我们经常看到铁制品生锈、铝制品表面出现白斑等众多的金属腐蚀现象。可以通过下列装置所示实验进行探究。下列说法正确的是

A.按图装置实验,为了更快更清晰地观察到液柱上升,可采用下列方法:用酒精灯加热具支试管

B.图是图所示装置的原理示意图,图的正极材料是铁

C.铝制品表面出现白斑可以通过图装置进行探究,Cl由活性炭区向铝箔表面区迁移,并发生电极反应:2Cl2e=Cl2

D.图装置的总反应为4Al3O26H2O=4Al(OH)3,生成的Al(OH)3进一步脱水形成白斑

 

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XYZW为四种短周期主族元素。其中XZ同主族,YZ同周期,WXY既不同主族也不同周期;X原子最外层电子数是核外电子数的3倍;Y的最高正价与最低负价的代数和为6。下列说法正确的是

A. YZ两元素的简单离子半径Y>Z

B. XW可以形成W2XW2X2两种化合物

C. XYZ对应气态氢化物的热稳定性和还原性强弱顺序一致

D. YZ元素最高价氧化物对应的水化物酸性较强的为H2ZO4

 

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