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工业上采用氨化铵焙烧菱锰矿制备高纯度碳酸锰,工艺流程如下: 已知相关信息如下: ...

工业上采用氨化铵焙烧菱锰矿制备高纯度碳酸锰,工艺流程如下:

已知相关信息如下:

①菱锰矿的主要成分是MnCO3,还含少量Fe、Al、Ca、Mg等元素。

②氢氧化物沉淀的条件:Al3+、Fe3+完全沉淀的pH分别为4.7、3.2;Mn2+、Mg2+开始沉淀的pH分别为8.1、9.1。

③“焙烧”过程的主要反应:MnCO3+2NH4C1MnCl2+2NH3↑+CO2↑+H2O。

常温下,几种难溶物的Ksp如下表所示:

难溶物

Mn(OH)2

MnCO3

CaF2

MgF2

Ksp

2.0×10-13

2.0×10-11

2.0×10-10

7.0×10-11

 

(1)分析图1、图2、图3,最佳的焙烧温度、焙烧时间、分别为_______________、。

(2)“除杂“过程如下:

①已知几种氧化剂氧化能力的强弱顺序为(NH4)2S2O8>H2O2>Cl2>MnO2>Fe3+,则氧化剂X宜选择_______(填字母)。

A. (NH4)2S2O8 B.MnO2      C.H2O2      D. Cl2

②调节pH时,pH可取的最低值为________

③当CaF2、MgF2 两种沉淀共存时,若溶液中c(Ca2+) =1.0×10-5mol/L,则c(Mg2+) =_____mol/L。

(3)“沉锰”过程中,不用碳酸钠溶液替代NH4HCO3溶液,可能的原因是____________

(4)测定碳酸锰粗产品的纯度。实验步骤:

①称取0.5000g碳酸锰粗产品于300mL作锥形瓶中,加少量水湿润。再加25mL磷酸,移到通风橱内加热至240℃,停止加热,立即加入2g硝酸铵,保温,充分反应后,粗产品中的碳酸锰全部转化为Mn(PO4)2]3-,多余的硝酸铵全部分解。用氨气赶尽锥形瓶内的氮氧化物,冷却至室温。

②将上述锥形瓶中的溶液加水稀释至100mL,滴加2~3滴指示剂,然后用浓度为0.2000mol/L的硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2]标准溶液滴定,发生的反应为:

[Mn(PO4)2]3- +Fe2+=Mn2+ +Fe3+ +2PO43-。到达滴定终点时,消耗的硫酸亚铁铵标准溶液的体积为20.00mL。

计算:碳酸锰粗产品的纯度=________

误差分析:若滴定终点时发现滴定管尖嘴处产生了气泡,则测得的碳酸锰粗产品的纯度_____(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。

 

500 ℃ 60 min 1.1 B 4.7 3.5×10-6 碳酸钠溶液中的c(OH-)较大,会产生Mn(OH)2沉淀 92.00% 偏低 【解析】菱锰矿的主要成分是MnCO3,还含少量Fe、Al、Ca、Mg等元素,与氯化铵混合研磨后煅烧的固体中含有氯化锰、四氧化三铁、氧化铝、氧化钙和氧化镁,加入盐酸,浸出液中主要含有Al3+、Fe3+、Fe2+、Mn2+、Mg2+,经过净化后,在净化液中加入碳酸氢铵,使锰离子沉淀,生成MnCO3,最后得到高纯度MnCO3。 (1)根据图1在500℃时锰的浸出率较高、根据图2焙烧时间60min时锰的浸出率较高、根据图3=1.1时锰的浸出率较高,因此最佳的焙烧温度、焙烧时间、分别为500 ℃、60 min、1.1,故答案为:500 ℃;60 min;1.1; (2)①根据几种氧化剂氧化能力的强弱顺序为(NH4)2S2O8>H2O2>Cl2>MnO2>Fe3+,为了不引入新的杂质,氧化剂X宜选择MnO2,故答案为:B; ②根据氢氧化物沉淀的条件:Al3+、Fe3+完全沉淀的pH分别为4.7、3.2;Mn2+、Mg2+开始沉淀的pH分别为8.1、9.1,调节pH时,主要是沉淀Fe3+ 、Al3+,不能影响Mn2+,故pH的最低值为4.7,故答案为:4.7; ③当CaF2、MgF2 两种沉淀共存时,若溶液中c(Ca2+) =1.0×10-5mol/L,根据Ksp(CaF2)和Ksp(MgF2)可知,c (F-)==mol/L,则Ksp(MgF2)=c(Mg2+)×c2 (F-),则c(Mg2+)== mol/L =3.5×10-6 mol/L,故答案为:3.5×10-6; (3) 碳酸钠溶液的碱性较强,c(OH-)较大,会产生Mn(OH)2沉淀,因此“沉锰”过程中,不用碳酸钠溶液替代NH4HCO3溶液,故答案为:碳酸钠溶液中的c(OH-)较大,会产生Mn(OH)2沉淀; (4) 根据[Mn(PO4)2]3- +Fe2+=Mn2+ +Fe3+ +2PO43-可知,[Mn(PO4)2]3-的物质的量与硫酸亚铁铵的物质的量相等,则[Mn(PO4)2]3-的物质的量与硫酸亚铁铵的物质的量=0.2000mol/L×0.02L=0.004mol,根据锰元素守恒,0.5000g碳酸锰粗产品中碳酸锰的物质的量=0.004mol,碳酸锰粗产品的纯度=×100%=92.00%,若滴定终点时发现滴定管尖嘴处产生了气泡,导致标准溶液的体积偏小,则[Mn(PO4)2]3-的物质的量偏小,测得的碳酸锰粗产品的纯度偏低,故答案为:92.00%;偏低。  
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考点分析:
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为了缓解温室效应,科学家提出了多种回收和利用CO2 的方案。

方案I:利用FeO 吸收CO2 获得H2

i.6FeO(s) +CO2(g)=2Fe3O4(s) +C(s)    Hl =-76.0kJ/mol

ⅱ.C(s) +2H2O(g)==CO2(g) +2H2(g)   H2 =+113.4kJ/mol (1)3FeO(s) +H2O(g)= Fe3O4(s) +H2(g)   H3 =__________

(2)在反应i中,每放出38.0kJ热量,有______g FeO被氧化。

方案II :利用CO2 制备CH4

300℃时,向2 L恒容密闭容器中充入2mol CO2 8molH2,发生反应CO2(g) +4H2(g) CH4(g) +2H2O(g)   H4,混合气体中CH4的浓度与反应时间的关系如图所示。

(3) ①从反应开始到恰好达到平衡时,H2的平均反应速率v(H2)=________

300℃时,反应的平衡常数K=________

③保持温度不变,向平衡后的容器中再充入2 molCO2 8molH2,重新达到平衡时CH4 的浓度_______(填字母)

A.等于0.8mol/L                     B. 等于 1.6 mol/L

C.0.8 mol/L <c(CH4)<1.6 mol/L         D.大于1.6 mol/L

(4)300℃时,如果该容器中有1.6molCO22.0mol H25.6molCH44.0molH2O(g),则v____v(“>”“<”“=”)

(5)已知:200℃.该反应的平衡常数K=61.8L2·mol-2。则H4___0(填“>”“<”“=”)

方案Ⅲ:用碱溶液吸收CO2

利用100mL3mol/LNaOH溶液吸收4.48LCO2(标准状况),得到吸收液。

(6)该吸收液中离子浓度的大小排序为____________。将该吸收液蒸干,灼烧至恒重,所得固体的成分是_______(填化学式)

 

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氢化铝锂(LiAlH4)是有机合成中的重要还原剂。某课题组设计实验制备氢化铝锂并测定其纯度。已知: 氢化铝锂、氢化锂遇水都剧烈反应并产生同一种气体。

I.制备氢化锂

选择图I中的装置制备氢化锂(有些装置可重复使用):

1装置的连接顺序(从左至右)A→______________

2检在好装蹬装置的气密性,点燃酒精灯前需进行的实验操作是_______________

3写出制备氢化铝锂的化学方程式:__________________

II. 制备氢化铝锂

1947Schlesinger,BondFinholt首次制得氢化铝锂,其方法是使氢化锂与无水三氯化铝按一定比例在乙醚中混合搅样充分反应后经一系列操作得到LiAlH4晶体。

4写出氢化锂与无水三氯化铝反应的化学方程式:____________________

III.测定氢化铝锂产品(不含氢化锂)的纯度

5按图2装配仪器、检查装置气密性并装好药品(Y形管中的蒸馏水足量,为了避免氢化铝锂遇水发生爆炸蒸馏水中需掺入四氢呋喃作稀释剂),启动反应的操作是________读数之前上下移动量气管右侧的容器,使量气管左、右有两侧的液面在同一水平面上,其目的是_________

6在标准状况下,反应前量气管读数为V1 mL反应完毕并冷却之后,量气管读数为V2 mL。该样品的纯度为_____________(用含aV1V2 的代数式表示)。如果起始读数时俯视刻度线测得的结果将________(填“偏高”“偏低无影响”)

 

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氧、硫、硒、碲都位于元素周期表的VIA族,其化合物在化工生产中有广泛应用。

(1)下列性质的递变顺序不正确的是_____(填字母)。

A.酸性:H2SeO4>H2SeO3                 B.非金属性:O>S>Se>Te

C.还原性:H2Te>H2Se>H2S>H2O           D.热稳定性:H2O>H2Te>H2Se>H2S

E.沸点: H2Te>H2Se>H2S>H2O

(2)在常温下进行的置换反应X+W→Y+V中, H2O可以扮演不同的“角色”。已知X、Y是短周期主族元素形成的单质,W、V是化合物。

①若W是水,且作还原剂,反应的化学方程式为_________

②若V是水,为还原产物,反应的化学方程式为_____________

(3) ①一定温度下,向恒容密闭容器中充入一定量的H2S,发生反应H2S(g)S2(g)+2H2(g)。下列情况中,可判断该反应达到平衡状态的是_______(填字母)。

A.混合气体的密度不再变化           B.混合气体的压强不再变化

C. 不再变化                   D.H2S与H2的消耗速率相等

②已知:液态CS2完全燃烧生成CO2、SO2气体,每转移3mol电子时放出269.2kJ热量。写出表示CS2(1)的燃烧热的热化学方程式:______________

(4) ①工业上,用S02还原TeC14溶液制备碲(Te),反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为____________

②以石墨为电极,电解强碱性Na2TeO3溶液也可获得碲,电解过程中阴极的电极反应式为_____;阳极产生的气体是_____ (填化学式)。

 

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已知298K时,某碱MOH的电离平衡常数Kb=1.0×10-5;电离度a=。在20.00mL0.1000mol/LMOH溶液中滴加0.10mol/L盐酸,测得溶液的pH、温度与所加盐酸的体积的关系如图所示。下列说法不正确的是

A. a点对应的溶液中:c(OH-)=(M+)+<(H+)

B. b点对应的V。=20.00mL

C. 298K时,0.1000mol/LMOH溶液中,MOH的电离度a=1%

D. 298K时,将0.1molMOH和0.1moMCl溶于水配制成1L混合溶液,溶液的pH>9

 

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短周期元素a、b、c、d的原子序数依次增大,b和c为两种常见的金属元素,a、b、c、d的最高价氧化物对应的水化物依次为甲、乙、丙、丁,它们之间存在如图所示的反应关系(图中用“--“相连的两种物质间能发生反应)。下列判断一定正确的是

A. 简单离子半径:d>b>c>a

B. 等物质的量的ba3、b3a所含离子总数不相等

C. d的最高化合价和最低化合价的代数和为6

D. b和d组成的化合物的水溶液是中性

 

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