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    7．软锰矿的主要成分为MnO2，含少量Al2O3和SiO2．闪锌矿主要成分为ZnS，含少量FeS、CuS、CdS杂质．现以软锰矿和闪锌矿为原料制备MnO2和Zn，其简化流程如图（中间产物的固体部分已经略去）．

    已知：
    Ⅰ．矿石中所有金属元素在滤液A中均以离子形式存在．
    Ⅱ．各种金属离子完全沉淀的pH如表：
    Zn2+Mn2+Fe2+Fe3+Al3+
    pH8.010.19.03.24.7
    回答下列问题：
    （1）步骤①中为了加快硫酸的浸取速率，可采用的方法是将矿石粉碎、加热、搅拌等（任写一种）．①中发生多个反应，其中MnO2、FeS与硫酸共热时有淡黄色物质析出，溶液变为棕黄色，写出MnO2、FeS与硫酸共热发生反应的化学方程式3MnO2+2FeS+6H2SO4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3MnSO4+Fe2（SO4）3+2S+6H2O．
    （2）步骤②加入金属锌是为了回收金属，回收金属的主要成分是Cu、Cd．
    （3）步骤③中MnO2的其作用是将Fe2+氧化为Fe3+，另外一种物质X可以是AC．
    A．ZnO    B．MgCO3    C．MnCO3    D．Cu（OH）2
    （4）MnO2与Li构成LiMnO2，它可作为某锂离子电池的正极材料，电池反应方程式为：Li1-xMnO2+LixC6=LiMnO2+6C，写出该锂离子电池的正极电极反应式Li1-xMnO2+xLi++xe-=LiMnO2．
    （5）已知：HCN的电离常数K=4.9×10-10，H2S的电离常数K1=1.3×10-7，K2=7.0×10-15，向NaCN溶液中通入少量的H2S气体，反应的离子方程式为CN-+H2S=HCN+HS-．在废水处理领域中常用H2S将Mn2+转化为MnS除去，向含有0.020mol•L-1Mn2+废水中通入一定量的H2S气体，调节溶液的pH=a，当HS-浓度为1.0×10-4 mol•L-1时，Mn2+开始沉淀，则a=5．[已知：Ksp（MnS）=1.4×10-15]．

    分析 由流程可知，软锰矿的主要成分为MnO2，含少量Al2O3和SiO2．闪锌矿主要成分为ZnS，含少量FeS、CuS、CdS杂质．酸浸后的过滤液中含有Mn2+、Fe2+、Al3+，浸取渣为SiO2，加入锌的主要作用是加入适量和铁离子反应生成亚铁离子，把铜离子转化为铜除去，结合表格数据可知，亚铁离子完全沉淀时溶液的pH=9，会使铝离子反应生成偏铝酸根离子，无法生成沉淀，锰离子与氢氧根离子反应生成氢氧化锰沉淀；铝离子完全沉淀时溶液的pH=4.7，铁离子完全沉淀时溶液pH=3.2，所以调节溶液的最小pH为，4.7；结合题中阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH可知，Fe3+、Al3+完全转化为Fe（OH）3和Al（OH）3沉淀，过滤得到的滤液中含硫酸锰、硫酸锌，电解生成二氧化锰、锌、硫酸．
    （1）增大反应速率，可以增大接触面积、升高温度、加速搅拌等，MnO2、FeS与硫酸共热时有淡黄色物质析出，生成S，溶液变为棕黄色，由三价铁生成；
    （2）步骤②为Al3+、Mn 2+、Fe3+、Zn2+、Fe2+、Cu2+、Cd 2+的酸性溶液，加入金属锌可以还原比锌活泼性差的金属离子为金属单质；
    （3）步骤③与MnO2氧化亚铁离子为Fe3+，物质X调节pH4.7～8.0，使铁离子和铝离子沉淀，不能引入杂质且和酸反应；
    （4）电池反应方程式为：Li1-xMnO2+LixC6=LiMnO2+6C，据此写出该锂离子电池的正极电极反应式，正极得到电子发生还原反应；
    （5）已知：25℃时，HCN的电离常数K=4.9×10-10，H2S的电离常数K1=1.3×10-7，K2=7.0×10-15，则酸性H2S＞HCN＞HS-，根据强酸制备弱酸，向NaCN溶液中通入少量的H2S气体，则NaCN+H2S=HCN+NaHS；当Qc=Ksp（MnS）时开始沉淀，由此求出硫离子的浓度，结合此时的pH，以及Ksp=c（Mn2+）•c（S2-）进行计算．

    解答 解：（1）步骤①中为了加快硫酸的浸取速率，可以采取矿石粉碎中等接触面积、升温加热、搅拌等加快溶解等，MnO2、FeS与硫酸共热时有淡黄色物质析出，生成S，溶液变为棕黄色，由三价铁生成，故反应物额：3MnO2+2FeS+6H2SO4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3MnSO4+Fe2（SO4）3+2S+6H2O；
    故答案为：将矿石粉碎、加热、搅拌等；3MnO2+2FeS+6H2SO4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3MnSO4+Fe2（SO4）3+2S+6H2O；
    （2）步骤②为Al3+、Mn 2+、Fe3+、Zn2+、Fe2+、Cu2+、Cd 2+的酸性溶液，加入金属锌得到的溶液含有Mn 2+、Zn2+、Fe2+、Al3+，则锌粉将Cu2+、Cd 2+还原为Cu、Cd；
    故答案为：Cu、Cd；
    （3）步骤③与MnO2氧化亚铁离子的反应，离子方程式MnO2+2Fe2++4H+=2Fe3++Mn 2++2H2O，③中MnO2的其作用是将Fe2+氧化为Fe3+，物质X调节pH4.7～8.0，使铁离子和铝离子沉淀，过滤得滤液中含有MnSO4、ZnSO4，则X为MnCO3 或Zn（OH）2；
    故答案为：将Fe2+氧化为Fe3+；AC；
    （4）电池反应方程式为：Li1-xMnO2+LixC6=LiMnO2+6C，据此写出该锂离子电池的正极电极反应式，正极得到电子发生还原反应，电极反应为：Li1-xMnO2+xLi++xe-=LiMnO2，
    故答案为：Li1-xMnO2+xLi++xe-=LiMnO2；
    （5）已知：25℃时，HCN的电离常数K=4.9×10-10，H2S的电离常数K1=1.3×10-7，K2=7.0×10-15，则酸性H2S＞HCN＞HS-，根据强酸制备弱酸，向NaCN溶液中通入少量的H2S气体，则NaCN+H2S=HCN+NaHS，反应的离子方程式为：CN-+H2S=HCN+HS-，
    当Qc=Ksp（MnS）时开始沉淀，调节溶液的pH=a，H2S电离常数：K2=7.0×10-15，HS-浓度为1.0×10-4mol•L-1时，则K2=$\frac{c（{S}^{2-}）c（{H}^{+}）}{c（H{S}^{-}）}$，则7.0×10-15=$\frac{c（{S}^{2-}）×1．{0}^{-a}}{1.0×1{0}^{-4}}$，则c（S2-）=7×10a-19mol•L-1，
    所以Ksp=c（Mn2+）•c（S2-）=7×10a-19mol•L-1×0.020mol•L-1=1.4×10-15，解得a=5，
    故答案为：CN-+H2S=HCN+HS-；5．

    点评 本题考查学生对元素及其化合物的主要性质的掌握、书写电极反应方程式、阅读题目获取新信息能力、对工艺流程的理解等，难度中等，需要学生具备扎实的基础与综合运用知识、信息分析解决问题能力．

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    实验组温度/℃起始量/mol平衡量/mol达到平衡所需时间/min
    CO2 （g）H2（g）H2（g）CO2 （g）
    1900461.62.42
    2900abcdt
    实验2中，若平衡吋，CO2 （g）的转化率小于H2（g），则a、b必须满足的关系是a＞b．
    若在900℃时，另做一组实验，在此容器中加入10mol CO2，5mol H2，2mol CO，5mol H2O （g）（g），则此时v正＞v逆（填“＞”、“＞”或“=”）．
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    ②实际工业生产中采用的温度是80℃，其理由是高于80℃时，温度对反应速率影响较小，且反应放热，升高温度时平衡逆向移动，转化率降低．
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    （2）目前常用的“海水淡化”主要技术之一是蒸馏法，蒸馏法属于物理变化（填“物理变化”或“化学变化”）．

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