Question

某工厂用软锰矿（含MnO₂约70%及少量Al₂O₃）和闪锌矿（古ZnS约80%及少量FeS）共同生产MnO₂和Zn（干电池原料）生产工艺如下：
已知：①A是MnSO₄、ZnSO₄、Fe₂（SO₄）₃、Al₂（SO₄）₃的混合液．
②IV中的电解反应式为：MnSO₄+ZnSO₄+2H₂O═MnO₂+Zn+2H₂SO₄
（1）A中属于还原产物的是______．
（2）Ⅱ中加入MnCO₃、Zn₂（OH）₂CO₃的作用是______；
Ⅱ需要加热的原因是______；C的化学式是______．
（3）该生产中除得到MnO₂和Zn以外，还可得到的副产品是______．
（4）如果不考虑生产中的损耗，除矿石外，需购买的化工原料是______．
（5）从生产MnO₂和Zn的角度计算，软锰矿和闪锌矿的质量比大约是______．

Answer 1

解：（1）比较信息①，A与软锰矿中元素化合价的变化可知，锰元素化合价从+4价降低为+2价，所以A中还原产物为MnSO₄，故答案为：MnSO₄；
（2）根据框图：向MnSO₄、ZnSO₄、Fe₂（SO₄）₃、Al₂（SO₄）₃的混合液中加入MnCO₃、Zn₂（OH）₂CO₃后可以获得氧化铁和氧化铝，所以加入MnCO₃、Zn₂（OH）₂CO₃的作用就是调节pH，使Fe³⁺、Al³⁺沉淀完全，在加热的环境下，金属阳离子的水解更彻底，更易形成沉淀而分离，根据IV中的电解反应式为：MnSO₄+ZnSO₄+2H₂O═MnO₂+Zn+2H₂SO₄，可知C为硫酸，
故答案为：增大溶液的PH，使Fe³⁺和Al³⁺均生成沉淀；促进Fe³⁺和Al³⁺的水解；H₂SO₄；
（3）该实验的目的就是制备二氧化锰与锌，因而就需要把氧化铝、铁元素、硫元素除去．根据流程图不难得出该生产中除得到MnO₂和Zn以外，还可得到的副产品有硫、氧化铁、氧化铝，故答案为：Fe₂O₃、Al₂O₃、S、Na₂SO₄；
（4）根据框图中转化消耗的反应物，如果不考虑生产中的损耗，除矿石外，需购买的化工原料是氢氧化钠和硫酸，故答案为：纯碱和硫酸；
（5）据反应MnSO₄+ZnSO₄+2H₂O═MnO₂+Zn+2H₂SO₄可知MnO₂、Zn的物质的量之比为1：1，故可设软锰矿、闪锌矿的质量分别为x、y，得，故x：y=1.03，故答案为：1.03．
分析：（1）在氧化还原反应中，化合价降低元素所在的产物是还原产物；
（2）根据框图：向MnSO₄、ZnSO₄、Fe₂（SO₄）₃、Al₂（SO₄）₃的混合液中加入MnCO₃、Zn₂（OH）₂CO₃后可以获得氧化铁和氧化铝；
（3）根据转化过程中发生的反应来确定得到的副产品；
（4）格局框图中要加入的物质可以确定工厂需要购买的化工原料；
（5）根据IV中的电解反应式为：MnSO₄+ZnSO₄+2H₂O═MnO₂+Zn+2H₂SO₄，可知MnO₂、Zn的物质的量之比为1：1来计算即可．
点评：本题是一道有关化工生产工艺的综合知识题目，考查角度广，难度大．