【題目】 酸性鋅錳干電池是一種一次電池,外殼為金屬鋅,中間是碳棒,其周圍是碳粉,MnO2,ZnCl2和NH4Cl等組成的糊狀填充物,該電池在放電過(guò)程產(chǎn)生MnOOH,回收處理該廢電池可得到多種化工原料,有關(guān)數(shù)據(jù)下表所示:
溶解度/(g/100g水)
溫度/℃ 化合物 | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 |
NH4Cl | 29.3 | 37.2 | 45.8 | 55.3 | 65.6 | 77.3 |
ZnCl2 | 343 | 395 | 452 | 488 | 541 | 614 |
化合物 | Zn(OH)2 | Fe(OH)2 | Fe(OH)3 |
Ksp近似值 | 10-17 | 10-17 | 10-39 |
回答下列問(wèn)題:
(1)該電池的正極反應(yīng)式為 ,電池反應(yīng)的離子方程式為:
(2)維持電流強(qiáng)度為0.5A,電池工作五分鐘,理論上消耗Zn g。(已經(jīng)F=96500C/mol)
(3)廢電池糊狀填充物加水處理后,過(guò)濾,濾液中主要有ZnCl2和NH4Cl,二者可通過(guò)____分離回收;濾渣的主要成分是MnO2、______和 ,欲從中得到較純的MnO2,最簡(jiǎn)便的方法是 ,其原理是 。(4)用廢電池的鋅皮制備ZnSO4·7H2O的過(guò)程中,需去除少量雜質(zhì)鐵,其方法是:加稀硫酸和H2O2溶解,鐵變?yōu)開(kāi)____,加堿調(diào)節(jié)至pH為 時(shí),鐵剛好完全沉淀(離子濃度小于1×10-5mol/L時(shí),即可認(rèn)為該離子沉淀完全);繼續(xù)加堿調(diào)節(jié)至pH為_(kāi)____時(shí),鋅開(kāi)始沉淀(假定Zn2+濃度為0.1mol/L)。若上述過(guò)程不加H2O2后果是 ,原因是 。
【答案】(1)MnO2+e—+H+=MnOOH;Zn+2MnO2+2H+=Zn2++2MnOOH (2)0.05g
(3)加熱濃縮、冷卻結(jié)晶;碳粉、MnOOH;在空氣中加熱;碳粉轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2,MnOOH氧化為MnO2 (4)Fe3+;2.7;6;Zn2+和Fe2+分離不開(kāi);Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近
【解析】(1)酸性鋅錳干電池是一種一次電池,外殼為金屬鋅,鋅是活潑的金屬,鋅是負(fù)極,電解質(zhì)顯酸性,則負(fù)極電極反應(yīng)式為Zn—2e—=Zn2+。中間是碳棒,碳棒是正極,其中二氧化錳得到電子轉(zhuǎn)化為MnOOH,則正極電極反應(yīng)式為MnO2+e—+H+=MnOOH,所以總反應(yīng)式為Zn+2MnO2+2H+=Zn2++2MnOOH。
(2)維持電流強(qiáng)度為0.5A,電池工作五分鐘,則通過(guò)的電量是0.5×300=150,因此通過(guò)電子的物質(zhì)的量是,鋅在反應(yīng)中失去2個(gè)電子,則理論消耗Zn的質(zhì)量是。
(3)廢電池糊狀填充物加水處理后,過(guò)濾,濾液中主要有氯化鋅和氯化銨。根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知氯化鋅的溶解度受溫度影響較大,因此兩者可以通過(guò)結(jié)晶分離回收,即通過(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶實(shí)現(xiàn)分離。二氧化錳、鐵粉、MnOOH均難溶于水,因此濾渣的主要成分是二氧化錳、碳粉、MnOOH。由于碳燃燒生成CO2,MnOOH能被氧化轉(zhuǎn)化為二氧化錳,所以欲從中得到較純的二氧化錳,最簡(jiǎn)便的方法是在空氣中灼燒。
(4)雙氧水具有強(qiáng)氧化性,能把鐵氧化為鐵離子,因此加入稀硫酸和雙氧水,溶解后鐵變?yōu)榱蛩徼F。根據(jù)氫氧化鐵的溶度積常數(shù)可知,當(dāng)鐵離子完全沉淀時(shí)溶液中鐵離子濃度為10—5mol/L,則溶液中氫氧根的濃度=,所以氫離子濃度是2×10—3mol/L,pH=2.7,因此加堿調(diào)節(jié)pH為2.7時(shí)鐵剛好完全沉淀。Zn2+濃度為0.1mol/L,根據(jù)氫氧化鋅的溶度積常數(shù)可知開(kāi)始沉淀時(shí)的氫氧根濃度為==10—8mol/L,氫離子濃度是10—6mol/L,pH=6,即繼續(xù)加堿調(diào)節(jié)pH為6時(shí)鋅開(kāi)始沉淀。如果不加雙氧水,則鐵與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵,由于氫氧化亞鐵和氫氧化鋅的溶度積常數(shù)接近,因此在沉淀鋅離子的同時(shí)亞鐵離子也沉淀,導(dǎo)致生成的氫氧化鋅不純,無(wú)法分離開(kāi)Zn2+和Fe2+。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組模擬工業(yè)生產(chǎn)流程制備無(wú)水氯化鐵并對(duì)產(chǎn)物做如下探究實(shí)驗(yàn)。
已知:①無(wú)水氯化鐵在空氣中易潮解,加熱易升華;
②工業(yè)上,向500~600 ℃的鐵屑中通人氯氣可生產(chǎn)無(wú)水氯化鐵;
③向熾熱的鐵屑中通入氯化氫可以生產(chǎn)無(wú)水氯化亞鐵和氫氣,
(1)儀器N的名稱是____________, N中盛有濃鹽酸,燒瓶M中的固體試劑___________(填化學(xué)式)。
(2)裝置的連接順序?yàn)?/span>_______→ → → → → → →d→e→f。(用小寫字母表示,部分裝置可以重復(fù)使用)
(3)若缺少裝置E,則對(duì)本實(shí)驗(yàn)造成的影響是___________________________。
(4)已知硫代硫酸鈉(Na2S2O3)溶液在工業(yè)上可作脫氯劑,反應(yīng)后Na2S2O3被氧化為Na2SO4,則裝置D中
發(fā)生反應(yīng)的離子方稱式為_________________________。
(5)實(shí)驗(yàn)結(jié)束并冷卻后,將硬質(zhì)玻璃管及收集器中的物質(zhì) 一并快速轉(zhuǎn)移至錐形瓶中,加入過(guò)量的稀鹽酸和少許植物油(反應(yīng)過(guò)程中不振蕩),充分反應(yīng)后,進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):
①淡紅色溶液中加入過(guò)量H2O2溶液后,溶液紅色加深的原因是__________________(用離子方程式表示)。
②已知紅色褪去的同時(shí)有氣體生成,經(jīng)檢驗(yàn)氣體為O2。該小組對(duì)紅色褪去的原因進(jìn)行探究。
由實(shí)驗(yàn)Ⅰ和Ⅱ可得出的結(jié)論為____________________。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】七鋁十二鈣(12CaO·7Al2O3)是新型的超導(dǎo)材料和發(fā)光材料,用白云石(主要含CaCO3和MgCO3)和廢Al片制備七鋁十二鈣的工藝如下:
(1)煅粉主要含MgO和 ,用適量的NH4NO3溶液浸取煅粉后,鎂化合物幾乎不溶, 若溶液I中c(Mg2+)小于5×10-6mol·L-1,則溶液pH大于 (Mg(OH)2的Ksp=5×10-12);該工藝中不能用(NH4)2SO4代替NH4NO3,原因是 。
(2)濾液I中的陰離子有 (忽略雜質(zhì)成分的影響);若濾液I中僅通入CO2,會(huì)生成 ,從而導(dǎo)致CaCO3產(chǎn)率降低。
(3)用NaOH溶液可除去廢Al片表面的氧化膜,反應(yīng)的離子方程式為 。
(4)電解制備Al(OH)3時(shí),電極分別為Al片和石墨,電解總反應(yīng)方程式為 。
(5)一種可超快充電的新型鋁電池,充放電時(shí)AlCl4—和Al2Cl7—兩種離子在Al電極上相互轉(zhuǎn)化,其它離子不參與電極反應(yīng),放電時(shí)負(fù)極Al的電極反應(yīng)式為 。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)是常用的食品抗氧化劑之一。某研究小組進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):
實(shí)驗(yàn)一 焦亞硫酸鈉的制取
采用如圖裝置(實(shí)驗(yàn)前已除盡裝置內(nèi)的空氣)制取Na2S2O5。裝置Ⅱ中有Na2S2O5晶體析出,發(fā)生的反應(yīng)為Na2SO3+SO2= Na2S2O5。
(1)裝置Ⅰ中產(chǎn)生氣體的化學(xué)方程式為______________________________。
(2)要從裝置Ⅱ中獲得已析出的晶體,可采取的分離方法是________。
(3)裝置Ⅲ用于處理尾氣,可選用的最合理裝置(夾持儀器已略去)為________(填序號(hào))。
實(shí)驗(yàn)二 焦亞硫酸鈉的性質(zhì)
已知:Na2S2O5溶于水即生成NaHSO3。
(4)檢測(cè)Na2S2O5晶體在空氣中已被氧化的實(shí)驗(yàn)方案是 ____________________。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】石墨在材料領(lǐng)域有重要應(yīng)用。某初級(jí)石墨中含SiO2(7.8%)、Al2O3(5.1%)、Fe2O3(3.1%)和MgO(0.5%)等雜質(zhì)。設(shè)計(jì)的提純和綜合應(yīng)用工藝如下:
(注:SiCl4的沸點(diǎn)是57.6C,金屬氯化物的沸點(diǎn)均高于150C)
(1)向反應(yīng)器中通入Cl2前,需通一段時(shí)間的N2,主要目的是 。
(2)高溫反應(yīng)后,石墨中的氧化物雜質(zhì)均轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的氯化物。氣體I中的氯化物主要為 。由氣體II中某物質(zhì)得到水玻璃的化學(xué)方程式為 。
(3)步驟①為:攪拌、 。所得溶液IV中陰離子有 。
(4)由溶液IV生成沉淀V的總反應(yīng)的離子方程式為 。100kg初級(jí)石墨最多可獲得V的質(zhì)量為 kg。
(5)石墨可用于自然水體中銅件的電化學(xué)防腐,完成圖防腐示意圖,并作相應(yīng)標(biāo)注。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】室溫下,一氣態(tài)烴與過(guò)量氧氣混合完全燃燒,恢復(fù)到室溫,使燃燒產(chǎn)物通過(guò)濃硫酸,體積比反應(yīng)前減少50mL,再通過(guò)NaOH溶液,體積又減少了40mL,原烴的分子式是( )
A.CH4 B.C4H10 C.C2H6 D.C3H8
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下列與金屬腐蝕有關(guān)的說(shuō)法,正確的是( )
A.圖1中,鐵釘易被腐蝕
B.圖2中,滴加少量K3[Fe(CN)6]溶液,沒(méi)有藍(lán)色沉淀出現(xiàn)
C.圖3中,燃?xì)庠畹闹行牟课蝗菀咨P,主要是由于高溫下鐵發(fā)生化學(xué)腐蝕
D、圖4中,用犧牲鎂塊的方法來(lái)防止地下鋼鐵管道的腐蝕,鎂塊相當(dāng)于原電池的正極
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】已知反應(yīng)Cu(s)+2Ag+(aq)===Cu2+(aq)+2Ag(s)為自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng),將其設(shè)計(jì)成如右圖所示的原電池,下列說(shuō)法中正確的是( )
A. 銅電極是正極,其電極反應(yīng)為Cu-2e-===Cu2+
B. 當(dāng)銅電極質(zhì)量減少0.64 g時(shí),電解質(zhì)溶液中有0.02 mol電子通過(guò)
C. 裝置鹽橋中可裝有含瓊脂的KCl飽和溶液
D. 銀電極上發(fā)生還原反應(yīng),電極質(zhì)量增加
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】污水處理的主要方法有:①中和法;②化學(xué)沉淀法;③氧化還原法;④過(guò)濾法。其中屬于化學(xué)方法的有( )。
A. ①②③ B. ①②④
C. ②③④ D. ①②③④
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