回收的废旧锌锰干电池经过处理后得到锰粉(含MnO2、Mn(OH)2、Fe、乙炔和黑炭等),由锰粉制取MnO2的步骤如下图所示。根据上图所示步骤并参考表格数据,回
题型:不详难度:来源:
回收的废旧锌锰干电池经过处理后得到锰粉(含MnO2、Mn(OH)2、Fe、乙炔和黑炭等),由锰粉制取MnO2的步骤如下图所示。
根据上图所示步骤并参考表格数据,回答下列问题。
物 质
| 开始沉淀
| 沉淀完全
| Fe(OH)3
| 2.7
| 3.7
| Fe(OH)2
| 7.6
| 9.6
| Mn(OH)2
| 8.3
| 9.8
| (1)在加热条件下用浓盐酸浸取锰粉,所得溶液中含有Mn2+、Fe2+等。MnO2与浓盐酸反应的离子方程方程式: _。 (2)酸浸时,浸出时间对锰浸出率的影响如下图所示,工业采用的是浸取60 min,其可能原因是 。
(3)锰粉经浓盐酸浸取,过滤I除去不溶杂质后,向滤液中加入足量H2O2溶液,其作用是 。 (4)过滤I所得滤液经氧化后,需加入NaOH溶液调节pH约为5.1,其目的是 。 (5)过滤Ⅱ所得滤液加入足量H2O2溶液并加入NaOH溶液调节pH约为9,使Mn2+ 氧化得到MnO2,反应的离于方程式为 。 (6)工业上利用KOH和MnO2为原料制取KMnO4。主要生产过程分两步进行:第一步将MnO2和固体KOH粉碎,混合均匀,在空气中加热至熔化,并连续搅拌以制取K2MnO4;第二步为电解K2MnO4的浓溶液制取KMnO4。 ① 第一步反应的化学方程式为 。 ② 电解K2MnO4的浓溶液时,电解池中阴极的实验现象为 。 |
答案
(1)MnO2 + 4H+ + 2Cl- =Mn2+ + Cl2↑+ 2H2O(3分) (2)60min后,再延长浸出时间,增加生产成本,而浸出的量不明显;(2分) (3)将Fe2+转化为Fe3+(2分) (4)使Fe3+完全转化为Fe(OH)3沉淀,并防止Mn2+变成Mn(OH)2(2分) (5)Mn2+ + H2O2 + 2OH- = MnO2↓+2H2O(3分) (6)2MnO2 + 4KOH + O2= 2K2MnO4 + 2H2O(2分);产生无色气泡(2分) |
解析
试题分析:(1)用浓盐酸浸取锰粉后所得溶液含有Mn2+ ,所以MnO2与浓盐酸发生了氧化还原反应,结合学过的实验室制氯气的实验可知MnO2与浓盐酸反应的离子方程式为MnO2 + 4H+ + 2Cl- =Mn2+ + Cl2↑+ 2H2O。 (2)从浸出率和时间图像可以看出,开始随着时间增大,浸出率相应增大,过了60min后浸出率开始下降,随后又上升,但是浸出率与60min时相比变化不大,所以工业采取的浸出时间最好是60min,这样既能使浸出率较高,又能节约成本。 (3)过滤I除去不溶杂质后,溶液中含有大量Fe2+ 杂质,所以加入足量H2O2溶液使Fe2+ 转化Fe3+ 从而完全沉淀除去。 (4)因为Fe3+ 完全沉淀的pH值为3.7,而溶液中Mn2+ 开始沉淀的pH为8.3,所以沉淀Fe3+的同时不能让Mn2+ 沉淀,所以要控制pH值约为5.1。 (5)该氧化还原反应离子方程式书写要注意反应的环境为碱性环境,有OH-参加,所以判断出氧化剂和还原剂以及产物后不难得出离子方程式为Mn2+ + H2O2 + 2OH- = MnO2↓+2H2O。 (6)制备高锰酸钾第一步中,Mn的化合价由+4→+6价,被氧化,所以MnO2 作还原剂,反应中有氧气参与反应,所以根据得失电子守恒配平的方程式为:2MnO2 + 4KOH + O2= 2K2MnO4 + 2H2O。 |
举一反三
乙醛酸(OHCCOOH)是合成名贵高档香料乙基香兰素的原料之一,可用草酸(HOOCCOOH)电解制备,装置如图所示。下列说法不正确的是
A.电解时石墨电极应与直流电源的正极相连 | B.阴极反应式为:HOOCCOOH+2H++2e-=OHCCOOH+H2O | C.电解时石墨电极上有O2放出 | D.电解一段时间后,硫酸溶液的pH不变化 |
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用惰性电极电解NaCl与NaHCO3的混合溶液,测得溶液的pH变化如图所示。
(1)在0→t1时间内,两个电极上的电极反应式为: 阳极:________________________________________________________________________; 阴极:________________________________________________________________________。 (2)用离子方程式表示0→t1时间内,溶液pH升高比较缓慢的原因:____________________________________________________________________________。 |
某中学课外兴趣小组用惰性电极电解饱和食盐水(含少量Ca2+ 、Mg2+)作系列探究,装置如图所示:
(1)电解时,甲同学发现电极a附近溶液出现浑浊,请用离子方程式表示原因________________________________________________________________________。 (2)一段时间后,你认为C中溶液可能出现的现象是________________________,请用离子方程式表示原因______________________________________。 (3)实验结束后,乙同学将A中的物质冷却后加入到H2S溶液中发现有气泡出现,但加入到稀盐酸中却没有任何现象。请用化学方程式和简要的文字解释原因:________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (4)随着反应的进行,兴趣小组的同学们都特别注意到D中溶液红色逐渐褪去。他们对溶液红色褪去的主要原因提出了如下假设,请你完成假设二。 假设一:B中逸出的气体与水反应生成的物质有强氧化性,使红色逐渐褪去; 假设二:___________________________________________________。 (5)请你设计实验验证上述假设一,写出实验步骤及结论:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 |
海水淡化的方法有多种,如蒸馏法、电渗析法等。电渗析法是一种利用离子交换膜进行离子交换的方法,其原理如图所示。已知海水中含Na+、Cl-、Ca2+、Mg2+、SO等离子,电极为惰性电极。下列叙述中正确的是( )
A.B膜是阴离子交换膜 | B.通电后,海水中阳离子向a电极处运动 | C.通电后,a电极的电极反应式为4OH--4e-=O2↑+2H2↑ | D.通电后,b电极上产生无色气体,溶液中出现少量白色沉淀 |
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如图所示,a、b、c均为石墨电极,d为碳钢电极, 通电进行电解。假设在电解过程中产生的气体全部逸出,下列说法正确的是
A.甲、乙两烧杯中溶液的pH均保持不变 | B.甲烧杯中a的电极反应式为:4OH――4e- = O2↑+2H2O | C.当电解一段时间后,将甲、乙两溶液混合,一定会产生蓝色沉淀 | D.当b极增重3.2g时,d极产生的气体为2.24L(标准状况下) |
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