问题标题:
最近的研究发现,复合氧化物铁酸锰(MnFe2O4)可以用于热化学循环分解水制氢,因而受到许多发达国家的青睐.MnFe2O4的制备流程如下:(1)原料Fe(NO3)n中n=___,投入原料Fe(NO3)n和Mn(NO3
问题描述:
最近的研究发现,复合氧化物铁酸锰(MnFe2O4)可以用于热化学循环分解水制氢,因而受到许多发达国家的青睐.MnFe2O4的制备流程如下:
(1)原料Fe(NO3)n中n=___,投入原料Fe(NO3)n和Mn(NO3)2的质量之比应为___.
(2)步骤二中“连续搅拌”的目的是___; 步骤三中洗涤干净的标准___.
(3)利用MnFe2O4热化学循环制氢的反应可表示为
MnFe2O4100K
MnFe2O4-x+x2O2↑;
MnFe2O4-x+xH2O→MnFe2O4+xH2↑.
请认真分析上述两个反应并回答下列问题:
①若MnFe2O4-x中x=0.6,则MnFe2O4-x中Fe2+占全部铁元素的百分率为___.
②该热化学循环新氢法的优点有___(答两点即可).
③该热化学循环法制氢尚有不足之处,进一步改进的研究方向是___.
莫双军回答:
(1)Mn为+2价,则MnFe2O4中Fe的化合价为+3价,则Fe(NO3)n中n=3;
由MnFe2O4中可知:Fe和Mn的个数之比为2:1,所以Fe(NO3)3与Mn(NO3)2二者的物质的量之比2:1,质量比为(242×2):(179×1)=484:179;
故答案为:3;484:179;
(2)连续搅拌是为了让Fe(NO3)n和Mn(NO3)2充分反应,由于溶液显碱性,则洗涤至洗涤液为中性时,说明沉淀上没有溶液中的离子,即沉淀已经洗涤干净,
故答案为:充分反应、沉淀完全;洗涤至流出液呈中性;
(3)①x=0.8时,铁的总价态为(4-0.8)×2-2=4.4,设1molMnFe2O4-0.8中含Fe2+、Fe3+物质的量分别为xmol、ymol,则有:x=y=2,2x+3y=4.4,解得:x=1.6,y=0.4,
则1molMnFe2O4-0.8中含Fe2+的物质的量为1.6mol,则Fe2+占的百分率为1.62
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