③常温下,Ksp(CaF2) ═1.46×10-10 Ksp(MgF2) ═7.42×10-11 Ka(HF) ═1.00 ×10-4 回答下列问题:
(1)分析下列图1、图2,氯化铵焙烧锰矿粉的最佳条件是:__________________。
(2)“焙烧”时发生的主要反应的化学方程式为_________________________。
(3)浸出液“净化除杂”过程如下:首先加入MnO2将Fe2+氧化为Fe3+,反应的离子方程式为__________;再调节溶液的pH将Al3+、Fe3+变为沉淀除去;然后加入NH4F将Ca2+、Mg2+沉淀除去,此时溶液pH为6,c(Mg
2+
)═4.64×10-6 mol·L-1,c(HF)为_________mol·L-1。
(4)碳化结晶时,反应的离子方程式为_____________________________________。
(5)碳化结晶过程中不能用碳酸铵溶液代替碳酸氢铵溶液可能的原因是___________________。 (6)测定碳酸锰产品的纯度。
称取0.5000 g碳酸锰产品于锥形瓶中,加25.00 mL磷酸,加热,碳酸锰全部转化为[Mn(PO4)2],冷却至室温。加水稀释至100 mL,滴加2~3滴指示剂,然后用浓度为0.2000 mol·L的硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO
42
-1
3-
)]标准溶液滴定(反应为:[Mn(PO4)2]3- +Fe2+ ═Mn2+ +Fe3++2PO43-)。重复操作3次,记录数据如下表:
0.2000 mol·L的硫酸亚铁铵标准溶液读数(mL) 滴定次数 滴定前 1 2 3 0.10 1.32 1.05 滴定后 20.20 21.32 20.95 -1则产品的纯度=__________,若滴定终点时发现滴定管尖嘴处产生了气泡,则测得的碳酸锰粗产品的纯度___(填“偏高”“ 偏低”或“无影响”)。
9
【答案】(1)500℃ m(NH4Cl)∶m(锰矿粉)=1.10 (2)MnCO3+2NH4Cl
MnCl2+2NH3↑+CO2↑+H2O
(3)MnO2+2Fe2++4H+═Mn2++2Fe3++2H2O 4.0×10-5 (4)Mn2++2HCO3-
MnCO3+CO2↑+H2O
(5)碳酸根离子水解程度大,碳酸铵溶液中c(OH-)较大,易产生Mn(OH)2沉淀 (6)92.00% 偏低 【解析】
(1)根据图像可知,锰的浸出率随着温度的升高而增大,随着m(NH4Cl)∶m(锰矿粉)增大而增大,500℃、m(NH4Cl)∶m(锰矿粉)=1.10时,锰的浸出率最高,温度过高,m(NH4Cl)∶m(锰矿粉)再打,浸出率变化不大,成本增加,故焙烧温度取500℃、m(NH4Cl)∶m(锰矿粉)=1.10即可。
(2)将菱锰矿粉(主要成分是MnCO3,还含少量Fe、Al、Ca、Mg等元素)和氯化铵混合研磨后焙烧,反应生成二氧化碳和氨气,因此反应方程式为MnCO3+2NH4Cl
MnCl2+2NH3↑+CO2↑+H2O。
(3)MnO2将Fe2+氧化为Fe3+,离子反应为:MnO2+2Fe2++4H+═Mn2++2Fe3++2H2O;已知:常温下,Ksp(MgF2)═7.42×10-11,Ka(HF)═1.00×10-4,溶液pH为6,c(Mg2+)═4.64×10-6 mol?L-1,则此时c(F)=
-
mol/L=4×10mol/L,Ka(HF)═
-3
=1.00×10,
-4
c(HF)==4.0×10mol/L。
2+
-
-5
(4)碳化结晶时,反应的方程式为:Mn+2HCO3 MnCO3↓+CO2↑+H2O。
(5)碳酸根离子水解程度大,碳酸铵溶液中c(OH-)较大,易产生Mn(OH)2沉淀,故碳化结晶过程中不能用碳酸铵溶液代替碳酸氢铵溶液。
(6)根据表格数据,三次消耗硫酸亚铁铵标准溶液的体积(mL)分别为:20.10、20.00、19.90,消耗的平均体积为20.00 mL,根据关系式:MnCO3~Mn(PO4)2]~(NH4)2Fe(SO4)2,则n(MnCO3)=n(硫酸亚铁铵)=0.2000mol/L×0.02L=0.004mol,产品的纯度为
×100%=92.00%;若滴定终点时发
3-
现滴定管尖嘴处产生了气泡,则标准液消耗的体积读数偏小,故测得的碳酸锰粗产品的纯度偏低。 7.[湖北省武汉市2019届高中毕业生五月测试]废旧光盘金属层中含有金属Ag(其它金属微量忽略不计),从光盘中提取金属 Ag 的工艺流程如下。请回答下列问题。
10
(1)“氧化”阶段需在 80 ℃ 条件下进行,使用的加热方式为______________________。
(2)NaClO溶液与Ag 反应的产物为AgCl、NaOH 和O2,该反应的化学方程式为____________。有人提出用HNO3代替 NaClO氧化Ag,从反应产物的角度分析,其缺点是______________。
(3)“过滤Ⅰ”中洗涤难溶物的实验操作为_____________________________________。
(4)常用10%的氨水溶解AgCl固体, AgCl与 NH3?H2O按 1:2 反应可生成 Cl-和一种阳离子_____(填阳离子的化学式)的溶液。实际反应中,即使氨水过量,“废渣”中也含有少量AgCl固体,可能的原因是__________________________________________。
(5)理论上消耗 0.1 mol N2H4?H2O可“还原”得到_____ g Ag的单质。 【答案】(1)水浴加热
(2)4Ag+4NaClO+2H2O=4AgCl+4NaOH+O2↑ 生成氮氧化物,污染空气 (3)向漏斗中加入蒸馏水至沉淀完全浸没,使洗涤液自然流下,重复2~3次 (4)[Ag(NH3)2]+ 氨水溶解AgCl的反应是可逆反应,不能进行到底 (5)43.2 【解析】
(1)“氧化”阶段需在 80 ℃ 条件下进行,使用水浴加热;
(2)根据得失电子守恒,NaClO溶液与Ag 反应生成AgCl、NaOH 和O2的方程式是
4Ag+4NaClO+2H2O=4AgCl+4NaOH+O2↑;若用硝酸做氧化剂,还原产物是氮氧化合物,污染环境。
(3)“过滤Ⅰ”中洗涤难溶物的实验操作为向漏斗中加入蒸馏水至沉淀完全浸没,使洗涤液自然流下,重复2~3次
(4)AgCl与 NH3?H2O按 1:2 反应方程式是AgCl+2NH3?H2O[Ag(NH3)Cl,所以生成的阳离子是[Ag(NH3)2]
2
];由于可逆反应不能进行到底,所以即使氨水过量,“废渣”中也含有少量AgCl固体;
+
(5) N2H4?H2O与[Ag(NH3)2]Cl 发生氧化还原反应,氧化产物是氮气,还原产物是Ag,0.1 mol N2H4?H2O反应转移0.4mol电子,根据得失电子守恒,可“还原”得到0.4mol Ag,质量为0.4mol×108g/mol= 43.2g。 8.[河南省洛阳市2019届高三第四次模拟考试] 16.精炼铜工业中阳极泥的综合利用具有重要意义。一种从铜阳极泥(主要含有铜、银、金、少量的镍)中分离提取多种金属元素的工艺流程如下:
已知:ⅰ分金液中含金离子主要成分为[AuCl4]-;分金渣的主要成分为AgCl;
11
ⅱ分银液中含银离子主要成分为[Ag(SO3)2],且存在[Ag(SO3)2]ⅲ“分铜”时各元素的浸出率如下表所示。
3-3—
Ag+2SO
+
(1)由表中数据可知,Ni的金属性比Cu__________。分铜渣中银元素的存在形式为(用化学用语表示)_____________________________。“分铜”时,如果反应温度过高,会有明显的放出气体现象,原因是____________________________________________。
(2)“分金”时,单质金发生反应的离子方程式为______________________________________。 (3)Na2SO3溶液中含硫微粒物质的量分数与pH的关系如图所示。
“沉银”时,需加入硫酸调节溶液的pH=4,分析能够析出AgCl的原因为_________________________________________________________________________________________________________。调节溶液的pH不能过低,理由为__________________________________(用离子方程式表示)。
(4)已知Ksp[Ag2SO4]=1.4×10-5,沉银时为了保证不析出Ag2SO4,应如何控制溶液中SO42—浓度(假定溶液中Ag+浓度为0.1mol/L)。____________________________________。
(5)工业上,用镍为阳极,电解0.1 mol/L NiCl2溶液与一定量NH4Cl组成的混合溶液,可得高纯度的球形超细镍粉。当其他条件一定时,NH4Cl的浓度对阴极电流效率及镍的成粉率的影响如图所示:
12