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 Al3＋＋3AlO2－＋6H2O＝4Al(OH)3 ↓(2分)； 3n/4(1分)、3n/4 (1分)②Ⅰ(1分)

【解析】

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①Al3＋＋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。

考点：流程中的化学反应原理的应用。