Question

工业上常以软锰矿、闪锌矿(除主要成分为MnO₂、ZnS外还含有少量的FeS、CuS、Al₂O₃等物质)为原料制取Zn和MnO₂。
（1）已知将MnO₂、ZnS浸在硫酸溶液中有少量黄色物质析出，写出并配平该化学反应方程式：                                                     。
（2）在酸浸的过程中还会发生以下反应：
a. 3MnO₂ +2FeS +6H₂SO₄＝3MnSO₄ +Fe₂(SO₄)₃+2S+ 6H₂O
b. MnO₂+CuS+4H₂SO₄＝MnSO₄+CuSO₄+S+2H₂O      
c. Al₂O₃+3H₂SO₄＝Al₂(SO₄)₃+3H₂O
将酸浸所得的酸性溶液按以下的工业流程进行操作处理得溶液(Ⅳ)，电解溶液(Ⅳ)即得MnO₂和Zn。

①操作①中加Zn粉后发生反应的离子方程式为：Zn+2H⁺＝Zn²⁺+H₂↑、
Zn+Cu²⁺=Zn²⁺+Cu、                             。
②操作②中加入适量X的作用是：                         。
③操作③中所加碳酸盐的化学式是：                 。
（3）为了从上述流程中产生的Fe(OH)₃ 、Al(OH)₃沉淀混合物中回收Al(OH)₃，某化学兴趣小组设计了如下两种方案图。
方案Ⅰ

方案Ⅱ

①方案Ⅰ中，AlCl₃溶液和NaAlO₂溶液反应生成Al(OH)₃的离子方程式为：
                                。若总共得到n molAl(OH)₃，则消耗的NaOH和HCl的理论量分别为：               mol、               mol。
②从消耗酸碱的用量角度考虑，方案  　 (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)所消耗的酸碱少些。

Answer 1

（1）MnO₂ +ZnS +2H₂SO₄＝MnSO₄+ZnSO₄+S↓+2H₂O(2分)
（2）①Zn+2Fe³⁺=Zn²⁺+2Fe²⁺(2分)　②将Fe²⁺氧化成Fe³⁺ (2分) ③MnCO₃或ZnCO₃或MnCO₃和ZnCO₃(2分) 
（3）① Al^3＋＋3AlO₂^－＋6H₂O＝4Al(OH)₃ ↓(2分)； 3n/4(1分)、3n/4 (1分)②Ⅰ(1分)

试题分析：（1）由信息将MnO₂、ZnS浸在硫酸溶液中有少量黄色物质S析出，故MnO₂+ZnS+2H₂SO₄＝MnSO₄+ZnSO₄+S↓+2H₂O。
（2）从电解溶液(Ⅳ)即得MnO₂和Zn可知反应①中的Mn²⁺置换出来，故①中还有Zn+2Fe³⁺=Zn²⁺+2Fe²⁺；②后面得到Fe(OH)₃沉淀，说明X是将Fe²⁺氧化成Fe³⁺的氧化剂；为了不引进新杂质，调节溶液pH的最好用MnCO₃或ZnCO₃。
（3）方案I的最终反应是AlCl₃＋3NaAlO₂＋6H₂O＝4Al(OH)₃↓+3NaCl，可以得出①Al^3＋＋3AlO₂^－＋6H₂O＝4Al(OH)₃↓；因4Al(OH)₃↓~3NaCl~3NaOH~3HCl，故总共得到n molAl(OH)₃，则消耗的NaOH和HCl的理论量都 3n/4mol。