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工業(yè)上用軟錳礦(主要成分是 MnO2,還含有少量鋁、銅的氧化物等雜質(zhì))和黃鐵礦(主要成分是 FeS2,還含有硅、鋁的氧化物等雜質(zhì))制備碳酸錳并回收硫酸銨,其主要工藝流程如下:
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已知金屬離子從開始形成氫氧化物沉淀,到沉淀完全時(shí)溶液的pH如下表:
金屬離子 Fe2+ Fe3+ Al3+ Cu2+ Zn2+ Mn2+
開始沉淀 pH 7.5 2.7 4.1 5.9 5.9 7.8
完全沉淀 pH 9.5 3.7 5.4 6.9 8.9 11.4
(1)“混合”過程中,F(xiàn)e2+、Fe3+的質(zhì)量濃度、Mn浸出率與時(shí)間的關(guān)系如圖1所示。
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①20~80 min內(nèi),浸出Mn元素的主要離子方程式為
3MnO2+2FeS2+12H+=3Mn2++4S+2Fe3++6H2O
3MnO2+2FeS2+12H+=3Mn2++4S+2Fe3++6H2O
。
②80~100 min時(shí),F(xiàn)e2+濃度上升的原因可能是
80~100min時(shí),錳浸出率很高,剩余MnO2較少,F(xiàn)eS2浸出的Fe2+與MnO2接觸機(jī)會(huì)減少
80~100min時(shí),錳浸出率很高,剩余MnO2較少,F(xiàn)eS2浸出的Fe2+與MnO2接觸機(jī)會(huì)減少

(2)“除雜”時(shí)使用(NH42S而不使用Na2S的原因是
Na2S為強(qiáng)堿弱酸鹽溶液堿性強(qiáng),部分Mn2+會(huì)生成Mn(OH)2沉淀,同時(shí)會(huì)在(NH42SO4中帶有Na+雜質(zhì)
Na2S為強(qiáng)堿弱酸鹽溶液堿性強(qiáng),部分Mn2+會(huì)生成Mn(OH)2沉淀,同時(shí)會(huì)在(NH42SO4中帶有Na+雜質(zhì)
。
(3)①“碳化”時(shí)需要50℃水浴加熱,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為
2HCO3-+Mn2+
50
MnCO3↓+H2O+CO2
2HCO3-+Mn2+
50
MnCO3↓+H2O+CO2
。
②實(shí)際制取MnCO3時(shí),一般選擇氨水-NH4HCO3混合溶液代替NH4HCO3固體,這樣改進(jìn)的優(yōu)點(diǎn)是
增大c(CO32-),吸收CO2氣體,防止溶液外溢造成危險(xiǎn)或提高NH4HCO3的利用率
增大c(CO32-),吸收CO2氣體,防止溶液外溢造成危險(xiǎn)或提高NH4HCO3的利用率
。
(4)某同學(xué)欲以某粗碳酸錳(含少量 Fe2O3、ZnO)為原料,制備MnSO4?H2O晶體。已知pH>11時(shí)Zn(OH)2能溶于NaOH溶液生成[Zn(OH)4]2-。圖2給出MnSO4?H2O的溶解度隨溫度變化的曲線圖。請結(jié)合題給信息補(bǔ)充完整由粗碳酸錳制備MnSO4?H2O晶體的實(shí)驗(yàn)步驟:稱取一定質(zhì)量的粗碳酸錳,加入足量的稀硫酸充分反應(yīng),
邊攪拌邊逐滴滴加1.0mol?L-1NaOH溶液調(diào)節(jié)pH為3.7≤pH<7.8,F(xiàn)e3+完全沉淀,Mn2+還沒有沉淀,過濾除去氫氧化鐵;向?yàn)V液中滴加1.0mol?L-1NaOH溶液,調(diào)節(jié)pH≥11.4,使Mn2+沉淀完全,殘留的Zn2+轉(zhuǎn)化為[Zn(OH)4]2-,過濾、洗滌;向?yàn)V渣中加入適量的稀硫酸至固體完全溶解得硫酸錳溶液;溫度控制100℃左右蒸發(fā)結(jié)晶,出現(xiàn)大量晶體后,控制溫度在40℃趁熱過濾,洗滌干燥
邊攪拌邊逐滴滴加1.0mol?L-1NaOH溶液調(diào)節(jié)pH為3.7≤pH<7.8,F(xiàn)e3+完全沉淀,Mn2+還沒有沉淀,過濾除去氫氧化鐵;向?yàn)V液中滴加1.0mol?L-1NaOH溶液,調(diào)節(jié)pH≥11.4,使Mn2+沉淀完全,殘留的Zn2+轉(zhuǎn)化為[Zn(OH)4]2-,過濾、洗滌;向?yàn)V渣中加入適量的稀硫酸至固體完全溶解得硫酸錳溶液;溫度控制100℃左右蒸發(fā)結(jié)晶,出現(xiàn)大量晶體后,控制溫度在40℃趁熱過濾,洗滌干燥
。(實(shí)驗(yàn)中須使用的試劑:1.0mol?L-1NaOH溶液、稀硫酸)

【答案】3MnO2+2FeS2+12H+=3Mn2++4S+2Fe3++6H2O;80~100min時(shí),錳浸出率很高,剩余MnO2較少,F(xiàn)eS2浸出的Fe2+與MnO2接觸機(jī)會(huì)減少;Na2S為強(qiáng)堿弱酸鹽溶液堿性強(qiáng),部分Mn2+會(huì)生成Mn(OH)2沉淀,同時(shí)會(huì)在(NH42SO4中帶有Na+雜質(zhì);2HCO3-+Mn2+
50
MnCO3↓+H2O+CO2↑;增大c(CO32-),吸收CO2氣體,防止溶液外溢造成危險(xiǎn)或提高NH4HCO3的利用率;邊攪拌邊逐滴滴加1.0mol?L-1NaOH溶液調(diào)節(jié)pH為3.7≤pH<7.8,F(xiàn)e3+完全沉淀,Mn2+還沒有沉淀,過濾除去氫氧化鐵;向?yàn)V液中滴加1.0mol?L-1NaOH溶液,調(diào)節(jié)pH≥11.4,使Mn2+沉淀完全,殘留的Zn2+轉(zhuǎn)化為[Zn(OH)4]2-,過濾、洗滌;向?yàn)V渣中加入適量的稀硫酸至固體完全溶解得硫酸錳溶液;溫度控制100℃左右蒸發(fā)結(jié)晶,出現(xiàn)大量晶體后,控制溫度在40℃趁熱過濾,洗滌干燥
【解答】
【點(diǎn)評】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:49引用:1難度:0.5
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    發(fā)布:2025/1/6 7:30:5組卷:26引用:2難度:0.9
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    (1)用足量(NH42SO4溶液和氨水“浸出”鋅焙砂。
    ①“浸出”前,鋅焙砂預(yù)先粉碎的目的是
     
    。
    ②通過“浸出”步驟,鋅焙砂中的ZnO轉(zhuǎn)化為[Zn(NH34]2+,該反應(yīng)的離子方程式為
     

    (2)“浸出”時(shí)As2O3轉(zhuǎn)化為
    A
    s
    O
    3
    -
    3
    。“除砷”步驟①中用(NH42S2O8作氧化劑,步驟①反應(yīng)的離子方程式為
     

    (3)“除重金屬”時(shí),加入BaS溶液。濾渣Ⅱ中含有的主要物質(zhì)是
     
    和BaSO4
    (4)“蒸氨”時(shí)會(huì)出現(xiàn)白色固體ZnSO4?Zn(OH)2,運(yùn)用平衡移動(dòng)原理解釋原因:
     
    。
    (5)“沉鋅”步驟①中加入足量NH4HCO3溶液將白色固體轉(zhuǎn)化為ZnCO3的離子方程式為
     
    。
    (6)“煅燒”步驟中,不同溫度下,ZnCO3分解的失重曲線和產(chǎn)品ZnO的比表面積變化情況如圖1、圖2所示。
    已知:?。腆w失重質(zhì)量分?jǐn)?shù)=
    樣品起始質(zhì)量
    -
    剩余固體質(zhì)量
    樣品起始質(zhì)量
    ×100%。
    ⅱ.比表面積指單位質(zhì)量固體所具有的總面積;比表面積越大,產(chǎn)品ZnO的活性越高。
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    ①280℃時(shí)煅燒ZnCO3,300min后固體失重質(zhì)量分?jǐn)?shù)為33.3%,則ZnCO3的分解率為
     
    %(保留到小數(shù)點(diǎn)后一位)。
    ②根據(jù)圖1和圖2,獲得高產(chǎn)率(ZnCO3分解率>95%)、高活性(ZnO比表面積>40m2?g-1)產(chǎn)品ZnO的最佳條件是
     
    (填字母序號(hào))。
    a.恒溫280℃,60~120min
    b.恒溫300℃,240~300min
    c.恒溫350℃,240~300min
    d.恒溫550℃,60~120min
    (7)該流程中可循環(huán)利用的物質(zhì)有
     

    發(fā)布:2024/12/30 14:0:1組卷:79引用:5難度:0.5
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    發(fā)布:2024/12/30 15:30:1組卷:75引用:4難度:0.4
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