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3、
MnO2是制造干电池的主要原料之一,也是中学化学中常见的一种试剂。工业上Mn(NO3)2和KMnO4为原料制备MnO2,其生产原理如下:用软锰矿(含MnO2和少量的Fe2O3、SiO2)和碳反应制得MnO;再将MnO与稀硝酸反应,反应后经过滤、提纯、浓缩,可制得50%的Mn(NO3)2溶液;在一定条件下,把50%的Mn(NO3)2溶液滴加到KMnO4溶液中,发生如下反应:3Mn(NO3)2+2KMnO4+2H2O═5MnO2↓+2KNO3+4HNO3,反应生成的沉淀经过滤、洗涤、干燥后得到MnO2。
请回答下列问题:
Ⅰ、若将软锰矿和碳反应后的固体产物置于如图1所示的装置甲中,与稀硝酸反应,观察到装置乙中有红棕色气体产生。
(1)写出甲中产生气体反应的化学方程式___。
(2)在制备MnO2的实验中要向反应混合液中不断滴加氨水,则氨水的作用是___。
Ⅱ、有人提出用日光分解KMnO4溶液的方法可制取MnO2,反应方程式为:4KMnO4+2H2O4MnO2↓+4KOH+3O2↑该反应中c(OH-)随时间的变化曲线如图2所示,分析曲线的变化趋势,你认为形成该变化的原因是___。
Ⅲ、某兴趣小组通过实验研究MnO2的氧化性进行了一系列的研究。
(1)该小组设计了如下4个方案以验证MnO2的氧化性,可行的是___。
A.把MnO2固体加入到FeSO4溶液中,再加入KSCN溶液,观察溶液是否变红
B.把MnO2固体加入到FeCl3溶液中,再加入KSCN溶液,观察溶液是否变红
C.把MnO2固体加入到Na2SO3溶液中,再加入BaCl2观察是否有白色沉淀生成
D.把MnO2固体加入到稀盐酸中,观察是否有黄绿色气体生成
(2)该小组为研究在不同酸碱性的溶液中MnO2的氧化能力,他们控制KI溶液的浓度和MnO2固体的质量相同,恒定实验温度在298K,设计如下对比试验。
实验
酸或碱
现象
A
1滴0.2mol/LNaOH溶液
不变色
B
1滴水
缓慢变浅棕褐色
C
1滴0.1mol/L硫酸溶液
迅速变棕褐色
该小组从上述对比实验中,可以得出的结论是___。写出在MnO2迅速氧化I−的离子方程式___。
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5、
在金属冶炼产生的废弃物中,常含有砷元素(与磷同主族),由于有毒需检测与处理。
Ⅰ.冶炼废水中砷元素主要以亚砷酸(H3AsO3)形式存在,可用化学沉降法处理酸性高浓度含砷废水,其工艺流程如下:
已知:①As2S3与过量的S2-存在以下反应:As2S3(s)+3S2-(aq)2AsS33-(aq);
②亚砷酸盐的溶解性大于相应砷酸盐。
(1)亚砷酸中砷元素的化合价为___;砷酸的第一步电离方程式为__。
(2)“一级沉砷”中FeSO4的作用是___。
(3)“二级沉砷”中H2O2与含砷物质反应的化学方程式为___。沉淀X为___(填化学式)。
Ⅱ.强阴离子交换柱可以吸附以阴离子形态存在的As(V)达到去除As的目的。采用该方法去除水体中的砷时,可选用NaClO将As(Ⅲ)转化为As(V)。
已知:一定条件下,As(V)的存在形式如表所示:
pH
<2
2~7
7~11
11~14
存在形式
H3AsO4
H2AsO4−
HAsO42−
HAsO42−、AsO43−
(4)pH=6时,NaClO氧化亚砷酸(H3AsO3)的离子方程式是___。
Ⅲ.冶炼废渣中的砷元素主要以As2S3的形式存在,可用古氏试砷法半定量检测(As的最低检出限为3.0×10-6g)。
步骤1:取10g废渣样品,粉碎后与锌粉混合,加入H2SO4共热,生成AsH3气体。
步骤2:将AsH3气体通入AgNO3溶液中,生成银镜和As2O3。
步骤3:取1g废渣样品,重复上述实验,未见银镜生成(即未能检出)。
(5)请写出步骤2的离子方程式____。
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8、
据报道复旦大学修发贤教授课题组成功制备出砷化铌纳米带,并观测到其表面态具有百倍于金属铜薄膜和千倍于石墨烯的导电性。相关研究论文已在线发表于权威科学期刊《自然》。回答下列问题:
(1)铌元素(Nb)为一种金属元素,其基态原子的核外电子排布式为[Kr]4d55s1。下列是Nb的不同微粒的核外电子排布式,其中失去最外层1个电子所需能量最小的是___(填标号)。
a.[Kr]4d35s15p1b.[Kr]4d45s1c.Kr]4d2d.Kr]4d3
(2)砷为第VA族元素,砷可以与某些有机基团形成有机化合物,如(ClCH=CH)2AsCl,其中As原子与2个C原子、1个Cl原子形成的VSEPR模型为____。
(3)英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁诺沃肖洛夫用微机械剥离法成功从石墨中分离出石墨烯,因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖;而石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景,被认为是一种未来革命性的材料。
已知“石墨烯”的平面结构如图所示,一定条件下石墨烯与H2发生加成反应生成石墨烷,石墨烷中碳原子杂化类型是___,石墨烯导电的原因是____。
(4)石墨烯也可采用化学方法进行制备如采用六氯苯、六溴苯作为原料可制备石墨烯。下表给出了六氯苯、六溴苯、苯六酸俗名为蜜石酸的熔点和水溶性:
物质
六氯苯
六溴苯
苯六酸
熔点/℃
231
325
287
水溶性
不溶
不溶
易溶
六溴苯的熔点比六氯苯高的原因是____,苯六酸与六溴苯、六氯苯的水溶性存在明显的差异本质原因是___。
(5)出于以更高效率利用太阳光等目的研制出金红石型铌氧氮化物(NbON),比以往的光学半导体更能够吸收长波长侧的光,作为光学半导体的新材料。该化合物的晶胞有如图所示的两种构型,若晶胞的边长为apm,该晶体的密度为__g·cm-3。(NA是阿伏加德罗常数的值,相关原子量:Nb—93)
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