综合题14.0分
化学

(14分)新的生产MnO2和锌的工艺简化流程框图如图(中间产物的固体部分已经略去):

软锰矿:MnO2含量≥65% 、Al2O3含最为4%;闪锌矿:ZnS含量≥80%。FeS、CuS、CdS含量各为2%。滤液B中含金属离子:Zn2+ , Mn2+, Fe2+, Al3+

试回答下列问题:

8.软锰矿、闪锌矿与硫酸溶液共热时可析出硫。金属元素均转化为相应的硫酸盐(锰元素以+2价存在)。则其中MnO2和FeS发生反应的离子方程式为____________;

9.步骤③中的MnO2也可用下列____________ (填序号)物质代替。(不考虑Mn2+的反应)

10.加入化合物C后可得纯净的ZnSO4 , MnSO4溶液,C可以是ZnO,  Zn(OH)2, Mn(OH)2 或____________ (填一种含只种元素的化合物的化学式),产品D为____________ (填化学式)。

11.电解过程中阳极的电极反应式为____________;

12.Ⅰ.将制得的MnO2(s)与KOH(s), KClO3(s)按比例混合,加热熔融(不断搅拌)可得KCl和K2MnO4的固体混合物;Ⅱ.再用5%的KOH溶液溶解得绿色(MnO42-的颜色)溶液; Ⅲ.向绿色溶液中通入适量CO2后,将溶液加热,并趁热滤去残渣(含MnO2(s));Ⅳ.将滤液蒸发浓缩、冷却结晶、洗涤、干燥得紫色KMnO4晶体。

①为了使MnO2 , KOH, KC1O3恰好完全反应,三者的物质的量之比应为____________;

②写出Ⅲ中生成KMnO4的化学方程式: ____________;

③Ⅲ中,需控制CO2的用量,若CO2过量,会使所得产品纯度降低,原因是____________;

第1小题正确答案及相关解析

正确答案

3MnO2+2FeS+12H+2Fe3++3Mn2++2S+6H2O

解析

MnO2和FeS发生反应除了生成S,Mn2+,还有Fe3+,根据电荷守恒反应物中还有还有H+,再根据得失电子守恒进行配平;3MnO2+2FeS+12H+2Fe3++3Mn2++2S+6H2O;

考查方向

离子方程式的书写。

解题思路

MnO2和FeS发生反应除了生成S,Mn2+,还有Fe3+,根据电荷守恒反应物中还有还有H+,再根据得失电子守恒进行配平;

易错点

一定情景下离子方程式的书写,特别是反应物生成物的书写,题目属于中等难度。

第2小题正确答案及相关解析

正确答案

B

解析

KMnO4作为氧化剂会带入K+杂质,H2O2被还原的产物是H2O,不是杂质,浓硝酸反应后会带入NO3-杂质,浓硫酸反应后带入的是SO42-不是杂质,氯水被还原为Cl-是杂质。

考查方向

氧化剂的选择

解题思路

流程中用二氧化锰的目的是将Fe2+ 氧化为Fe3+,肯定是选择氧化剂,题目中给的选项都是氧化剂,很显然选择的氧化剂不能带入新的杂质。

易错点

本题主要考查了用什么氧化剂代替二氧化锰,读懂题目的流程等是解答的关键,题目难度中等。

第3小题正确答案及相关解析

正确答案

MnCO3(或ZnCO3),H2SO4

解析

除去溶液中的Fe3+, Al3+而不能带入新的杂质,选择的试剂不能溶于水,并且能消耗氢离子,可以选择MnCO3或ZnCO3,也可以选择MnO或ZnO;电解硫酸锌,硫酸锰的过程中,产生了锌,二氧化锰,根据元素守恒,产品D中肯定有硫酸根,阳离子只能是氢离子,说明产品D肯定是H2SO4.

考查方向

除杂,元素守恒

解题思路

除去溶液中的Fe3+, Al3+而不能带入新的杂质,题目中已经给出选择的试剂ZnO,  Zn(OH)2, Mn(OH)2,分析一下,它们都是不溶于水的物质,而且调节PH值过程中不会产生新杂质;电解硫酸锌,硫酸锰的过程中,产生了锌,二氧化锰,根据元素守恒,产品D中肯定有硫酸根。

易错点

本题主要考查了除去溶液中的Fe3+, Al3+而选择的试剂,电解产物的判断,除杂不能带入新杂质,电解的原理应用等知识是解答的关键,题目难度中等。

第4小题正确答案及相关解析

正确答案

Mn2+−2e+2H2O=MnO2+4H

解析

反应物中有锰离子,生成物中有二氧化锰,说明一个锰离子失去两个电子,并且得到两个氧原子,则需要水提供氧原子,说明生成了氢离子。故答案为Mn2+−2e+2H2O=MnO2+4H

考查方向

电解原理

解题思路

反应物中有锰离子,生成物中有二氧化锰,说明锰离子失去电子;

易错点

本题主要考查了电解阳极的电极反应式,根据电解阳极失去电子是解答的关键,题目难度中等。

第5小题正确答案及相关解析

正确答案

①3∶6∶1

解析

①根据化学方程式为:3MnO2 +6 KOH+ KC1O3= KCl+3K2MnO4+3H2O,三者的物质的量之比应为3∶6∶1;

②绿色溶液中通入适量CO2后,将溶液加热,并趁热滤去残渣(含MnO2(s));Ⅳ.将滤液蒸发浓缩、冷却结晶、洗涤、干燥得紫色KMnO4晶体。说明CO2与K2MnO4反应生成了KMnO4与MnO2,二氧化碳转化为碳酸钾,所以化学方程式为:2CO2+3K2MnO42KMnO4+MnO2+2K2CO3

③Ⅲ中,需控制CO2的用量,若CO2过量,会使所得产品纯度降低,说明过量的CO2与其它物质放生了反应,生成了碳酸氢钾在高锰酸钾中,并且溶解度低所以答案为CO2通入过量会生成溶解度小的KHCO3,随KMnO4晶体一起析出;

考查方向

物质的制备

解题思路

为了使MnO2,KOH,KC1O3恰好完全反应,化学方程式为:3MnO2 +6 KOH+ KC1O3= KCl+3K2MnO4+3H2O;

②绿色溶液中通入适量CO2后,将溶液加热,并趁热滤去残渣(含MnO2(s));Ⅳ.将滤液蒸发浓缩、冷却结晶、洗涤、干燥得紫色KMnO4晶体。说明CO2与K2MnO4反应生成了KMnO4与MnO2

③Ⅲ中,需控制CO2的用量,若CO2过量,会使所得产品纯度降低,说明过量的CO2与其它物质放生了反应;

易错点

本题主要考查了制备锰酸钾,高锰酸钾的化学方程式,掌握碳酸氢钾的溶解度的分析判断,是解答的关键,题目难度中等。