以廢干電池[主要含MnO2、MnOOH、Zn、Zn(OH)2、Fe、KOH]和鈦白廠廢酸(含H2SO4,還有少量Ti3+、Fe2+、Ca2+、Mg2+等)為原料制備錳鋅鐵氧體[MnxZn1-xFe2O4]的流程如圖:
已知:①25℃時(shí),Ka(HF)=3.53×10-4,Ksp(MgF2)=7.5×10-11,Ksp(CaF2)=1.5×10-10;酸性較弱時(shí),MgF2、CaF2均易溶解形成[MFn]2-n配離子(M代表金屬元素);
②在Ag+催化下可發(fā)生反應(yīng)2Mn2++5S2O2-8+8H2O═2MnO-4+10SO2-4+16H+。
③(NH4)2S2O8在煮沸時(shí)易分解。
(1)酸浸過程中含錳物質(zhì)被溶液中的FeSO4還原為Mn2+,其中MnO2參與反應(yīng)的離子方程式為 MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2OMnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O。
(2)氧化時(shí)加入H2O2將Ti3+、Fe2+氧化,再加入Na2CO3調(diào)節(jié)溶液pH為1~2,生成偏鈦酸(H2TiO3)和黃鉀鐵礬[K2Fe6(SO4)4(OH)12]沉淀,使得鈦、鉀得以脫除。
①加入Na2CO3除去鉀生成黃鉀鐵礬的離子方程式為 2K++6Fe3++4SO2-4+6CO2-3+6H2O=K2Fe6(SO4)4(OH)12↓+6CO2↑2K++6Fe3++4SO2-4+6CO2-3+6H2O=K2Fe6(SO4)4(OH)12↓+6CO2↑。
②若加入Na2CO3過多,將導(dǎo)致生成的黃鉀鐵礬沉淀轉(zhuǎn)化為 Fe(OH)3Fe(OH)3(填化學(xué)式)。
(3)氟化過程中溶液pH與鈣鎂去除率關(guān)系如圖所示。
當(dāng)2.5<pH<4.0時(shí),溶液pH過高或過低,Ca2+、Mg2+去除率都會(huì)下降,其原因是 當(dāng)pH過低酸性較強(qiáng)NH4F會(huì)生成HF,溶液中F-濃度較低,Ca2+、Mg2+去除率會(huì)下降;酸性較弱時(shí),MgF2、CaF2均易形成[MFn]2-n配離子,MgF2、CaF2去除率會(huì)下降當(dāng)pH過低酸性較強(qiáng)NH4F會(huì)生成HF,溶液中F-濃度較低,Ca2+、Mg2+去除率會(huì)下降;酸性較弱時(shí),MgF2、CaF2均易形成[MFn]2-n配離子,MgF2、CaF2去除率會(huì)下降。
O
2
-
8
M
n
O
-
4
SO
2
-
4
SO
2
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4
CO
2
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3
SO
2
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4
CO
2
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3
【考點(diǎn)】物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用.
【答案】MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O;2K++6Fe3++4+6+6H2O=K2Fe6(SO4)4(OH)12↓+6CO2↑;Fe(OH)3;當(dāng)pH過低酸性較強(qiáng)NH4F會(huì)生成HF,溶液中F-濃度較低,Ca2+、Mg2+去除率會(huì)下降;酸性較弱時(shí),MgF2、CaF2均易形成[MFn]2-n配離子,MgF2、CaF2去除率會(huì)下降
SO
2
-
4
CO
2
-
3
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:25引用:1難度:0.3
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1.為了保護(hù)環(huán)境,充分利用資源,某研究小組通過如下簡化流程,將工業(yè)制硫酸的硫鐵礦燒渣(Fe主要以Fe2O3存在)轉(zhuǎn)變成重要的化工原料FeSO4(反應(yīng)條件略)。
活化硫鐵礦還原Fe3+的主要反應(yīng)為:FeS2+7Fe2(SO4)3+8H2O=15FeSO4+8H2SO4,不考慮其它反應(yīng),請(qǐng)回答下列問題:
(1)第Ⅰ步H2SO4與Fe2O3反應(yīng)的離子方程式是
(2)檢驗(yàn)第Ⅱ步中Fe3+是否完全被還原,應(yīng)選擇
A.KMnO4溶液 B.KCl溶液 C.KSCN 溶液
(3)第Ⅲ步加FeCO3調(diào)溶液pH到5.8左右,然后在第Ⅳ步通入空氣使溶液pH到5.2,此時(shí)Fe2+不沉淀,濾液中鋁、硅雜質(zhì)被除盡,通入空氣引起溶液pH降低的原因是
(4)FeSO4可轉(zhuǎn)化為FeCO3,F(xiàn)eCO3在空氣中加熱反應(yīng)可制得鐵系氧化物材料。
已知25℃,101kPa時(shí):
4Fe(s)+3O2(g)═2Fe2O3(s)△H=-1648kJ/mol
C(s)+O2(g)═CO2(g)△H=-393kJ/mol
2Fe(s)+2C(s)+3O2(g)═2FeCO3(s)△H=-1480kJ/mol
FeCO3在空氣中加熱反應(yīng)生成Fe2O3的熱化學(xué)方程式是
(5)FeSO4在一定條件下可制得FeS2(二硫化亞鐵)納米材料,該材料可用于制造高容量鋰電池,電池放電時(shí)的總反應(yīng)為4Li+FeS2=Fe+2Li2S,正極反應(yīng)式是
(6)假如燒渣中的鐵全部視為Fe2O3,其含量為50%,將a kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)為b%的硫酸加入到c kg燒渣中浸取,鐵的浸取率為96%,其它雜質(zhì)浸出消耗的硫酸以及調(diào)pH后溶液呈微酸性所殘留的硫酸忽略不計(jì),按上述流程,第Ⅲ步應(yīng)加入FeCO3發(fā)布:2024/12/22 8:0:1組卷:495引用:3難度:0.3 -
2.為了保護(hù)環(huán)境,充分利用資源,某研究小組通過如下簡化流程,將工業(yè)制硫酸的硫鐵礦燒渣(鐵主要以Fe2O3存在)轉(zhuǎn)變成重要的化工原料FeSO4(反應(yīng)條件略)。
活化硫鐵礦還原Fe3+的主要反應(yīng)為FeS2+7Fe2(SO4)3+8H2O═15FeSO4+8H2SO4,不考慮其他反應(yīng),請(qǐng)回答下列問題:
(1)第Ⅰ步H2SO4與Fe2O3反應(yīng)的離子方程式是
(2)檢驗(yàn)第Ⅱ步中Fe3+是否完全還原,應(yīng)選擇
A.KMnO4溶液B.K3[Fe(CN)6]溶液C.KSCN溶液
(3)第Ⅲ步加FeCO3調(diào)溶液pH到5.8左右,然后在第Ⅳ步通入空氣使溶液pH降到5.2,此時(shí)Fe2+不沉淀,濾液中鋁、硅雜質(zhì)被除盡。通入空氣引起溶液pH降低的原因是
(4)FeSO4可轉(zhuǎn)化為FeCO3,F(xiàn)eCO3在空氣中加熱反應(yīng)可制得鐵系氧化物材料,已知25℃,101kPa時(shí):
4Fe(s)+3O2(g)═2Fe2O3(s)△H=-1 648kJ?mol-1
C(s)+O2(g)═CO2(g)△H=-393kJ?mol-1
2Fe(s)+2C(s)+3O2(g)═2FeCO3(s)△H=-1 480kJ?mol-1FeCO3在空氣中加熱反應(yīng)生成Fe2O3的熱化學(xué)方程式是
(5)FeSO4在一定條件下可制得FeS2(二硫化亞鐵)納米材料。該材料可用于制造高容量鋰電池,電池放電時(shí)的總反應(yīng)為4Li+FeS2═Fe+2Li2S,正極反應(yīng)式是
(6)假如燒渣中的鐵全部視為Fe2O3,其含量為50%.將akg質(zhì)量分?jǐn)?shù)為b%的硫酸加入ckg燒渣中浸取,鐵的浸取率為96%,其他雜質(zhì)浸出消耗的硫酸以及調(diào)pH后溶液呈微酸性所殘留的硫酸忽略不計(jì)。按上述流程,第Ⅲ步應(yīng)加入FeCO3發(fā)布:2024/12/22 8:0:1組卷:28引用:2難度:0.5 -
3.四氧化三錳用于電子工業(yè)生產(chǎn)軟磁鐵氧體,用作電子計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)信息的磁芯。以工業(yè)硫酸錳為原料(含有少量CaO、MgO、Ca(OH)2等物質(zhì))制備Mn3O4的工藝流程如圖:
已知:①氧化時(shí)鼓入空氣使溶液的電位迅速上升;
②四氧化三錳中錳的化合價(jià)與四氧化三鐵中鐵的化合價(jià)類似。
回答下列問題:
(1)為提高“溶解”效率,可采取的措施有
(2)濾渣的主要成分是
(3)氧化時(shí),生成Mn3O4的離子方程式為
(4)向母液可加入
A.CaO
B.稀氫氧化鈉溶液
C.氫氧化鈣固體
D.(NH4)2CO3
(5)通過對(duì)上述“氧化”工藝進(jìn)行數(shù)據(jù)收集及資料分析可知溶液電位與pH等關(guān)系如圖所示
氧化時(shí)N2H4?H2O的作用是
(6)四氧化三錳的其他制法:
①熱還原法:
在甲烷氣體存在下,將Mn2O3還原成Mn3O4的化學(xué)方程式為
②電解法:
利用電解原理,制備四氧化三錳裝置如圖所示。(電極材料均為惰性電極,<代表電子流向)
電源正極為發(fā)布:2024/12/22 8:0:1組卷:14引用:1難度:0.6
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