沉淀物 | Al(OH)3 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Mn(OH)2 | Cu(OH)2 | Zn(OH)2 |
pH | 5.2 | 3.2 | 9.7 | 10.4 | 6.7 | 8.0 |
沉淀物 | CuS | ZnS | MnS | FeS | ||
Ksp | 8.5×10-45 | 1.2×10-23 | 1.4×10-15 | 3.7×10-14 |
分析 軟錳礦的主要成分為MnO2,還含有Si、Fe、Al、Zn和Cu等元素的化合物,硫酸亞鐵在酸性條件下將MnO2還原為MnSO4,所以酸浸后的濾液中的金屬陽離子主要是Mn2+、Fe3+、Al3+、Cu2+、Zn2+、Fe2+等,由離子開始沉淀及沉淀完全的pH可知,調節(jié)pH為5.4,將Fe3+、Al3+沉淀,加入硫化錳將Cu2+、Zn2+沉淀,濾液為硫酸錳溶液,再通過系列變化得到高純度的二氧化錳,
(1)根據(jù)FeSO4在反應條件下將MnO2還原為MnSO4,則Fe2+被氧化為Fe3+,故酸浸時生成硫酸錳、硫酸鐵,根據(jù)元素守恒還有水生成;
(2)由題目信息可知,酸浸后的過濾液中含有Mn2+、Fe3+、Al3+、Cu2+、Zn2+、Fe2+,結合題中陽離子以氫氧化物形式完全沉淀時溶液的pH進行判斷;(3)根據(jù)工藝流程及硫化物的Ksp判斷;
(4)根據(jù)反應式Zn+2MnO2+2H2O═Zn(OH)2+2MnOOH可知,在反應中Zn元素化合價升高,被氧化,Zn為負極反應,Mn元素化合價降低,被還原,MnO2為正極反應.
解答 解:軟錳礦的主要成分為MnO2,還含有Si、Fe、Al、Zn和Cu等元素的化合物,硫酸亞鐵在酸性條件下將MnO2還原為MnSO4,所以酸浸后的濾液中的金屬陽離子主要是Mn2+、Fe3+、Al3+、Cu2+、Zn2+、Fe2+等,由離子開始沉淀及沉淀完全的pH可知,調節(jié)pH為5.4,將Fe3+、Al3+沉淀,加入硫化錳將Cu2+、Zn2+沉淀,濾液為硫酸錳溶液,再通過系列變化得到高純度的二氧化錳,
(1)FeSO4在反應條件下將MnO2還原為MnSO4,F(xiàn)e2+被氧化為Fe3+,故酸浸時生成硫酸錳、硫酸鐵,根據(jù)元素守恒還有水生成,反應方程式為2FeSO4+MnO2+2H2SO4=MnSO4+Fe2(SO4)3+2H2O,
故答案為:2FeSO4+MnO2+2H2SO4=MnSO4+Fe2(SO4)3+2H2O;
(2)酸浸后的過濾液中含有Mn2+、Fe3+、Al3+、Cu2+、Zn2+、Fe2+,加氨水調pH至5.4,結合題中陽離子以氫氧化物形式完全沉淀時溶液的pH可知,F(xiàn)e3+、Al3+完全轉化為Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀,其它離子不沉淀,故濾渣B的主要成分為Fe(OH)3和Al(OH)3,
故答案為:Fe(OH)3和Al(OH)3;
(3)由題中硫化物的Ksp可知,加入MnS是為了生成溶解度更小的CuS、ZnS而除去Cu2+、Zn2+,
故答案為:CuS、ZnS的溶解度較MnS。
(4)在反應中Zn元素化合價升高,被氧化,Zn為負極反應,負極電極反應式為Zn+2OH--2e-═Zn(OH)2,Mn元素化合價降低,被還原,MnO2為正極反應,正極反應式為2MnO2+2H2O+2e-═2MnOOH+2OH-,
故答案為:2MnO2+2H2O+2e-═2MnOOH+2OH-.
點評 本題考查學生對元素及其化合物的主要性質的掌握、書寫電極反應方程式、閱讀題目獲取新信息能力、對工藝流程的理解等,難度中等,需要學生具備扎實的基礎與綜合運用知識、信息分析解決問題能力.
科目:高中化學 來源: 題型:選擇題
A. | 0.01mol•L-1 | B. | 0.05mol•L-1 | C. | 0.017mol•L-1 | D. | 0.50mol•L-1 |
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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題
A. | Fe3+、Al3+ | B. | Fe3+ | C. | Fe2+、NH4+ | D. | Al3+ |
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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題
A. | 它的系統(tǒng)名稱是2,4-二甲基-4-戊烯 | |
B. | 它的分子中最多有5個碳原子在同一平面上 | |
C. | 它與甲基環(huán)己烷互為同分異構體 | |
D. | 有機物的一氯取代產(chǎn)物共有4種 |
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科目:高中化學 來源: 題型:解答題
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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題
A. | 活化分子間所發(fā)生的碰撞都為有效碰撞 | |
B. | 合成氨工業(yè)中用鐵觸媒做催化劑能用勒夏特列原理解釋 | |
C. | 升高溫度能使化學反應速率增大的主要原因是增加了單位體積內活化分子的百分數(shù) | |
D. | 將鋼閘門與電源的正極相連,是采用了外加電流的陰極保護法 |
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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題
A. | 三個燒杯中一定均會發(fā)生的離子反應有:2Na+2H2O═2Na++2OH-+H2↑ | |
B. | 三個燒杯中鈉均在液面上劇烈反應 | |
C. | Z燒杯中一定會有沉淀生成,但沉淀不是單質銅 | |
D. | 三個燒杯中生成氫氣的物質的量相同 |
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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題
A. | pH在5.6~7.0之間的降水通常稱為酸雨 | |
B. | 海水資源的利用包括水資源的利用和化學資源的利用,兩者可以綜合進行 | |
C. | 工業(yè)上用電解飽和氯化鈉溶液的方法制得金屬鈉 | |
D. | 含磷合成洗滌劑易于被細菌分解,故不會導致水體污染 |
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