[题目]锌锰干电池是很古老的一次性电池.它的生产原料主要有软锰矿和闪锌矿.科研人员开发了综合利用软锰矿和闪锌矿的同槽酸浸工艺.工艺流程如下图所示.已知:软锰矿中含MnO2约66%.SiO2约20%.Al2O3约4%.其余为水分,闪锌矿中含ZnS约80%.FeS.CuS.SiO2共约7%.其余为水分.请回答下列问题:(1)反应I需不断搅拌.其目的是 .(2)反应I中主要的氧� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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【题目】锌锰干电池是很古老的一次性电池，它的生产原料主要有软锰矿和闪锌矿。科研人员开发了综合利用软锰矿和闪锌矿的同槽酸浸工艺，工艺流程如下图所示。

已知：软锰矿中含MnO2约66%，SiO2约20%，Al2O3约4%，其余为水分；闪锌矿中含ZnS约80%，FeS、CuS、SiO2共约7%，其余为水分。

请回答下列问题：

（1）反应I需不断搅拌，其目的是______________。

（2）反应I中主要的氧化还原反应化学方程式为______________。

（3）检验反应I滤液中Fe3+的试剂为____________________。反应III中MnO2的作用是______________。

（4）已知Ksp（ZnCO3）=1.4×10-10、Ksp（MnCO3）=2.2×10-11；要使反应IV之后的溶液中Zn2+、Mn2+浓度均降到1.0×10-6 mol·L-1，则溶液中残留的CO32-浓度至少为___mol·L-1。

（5）如图是Na2SO4和Na2SO410H2O的溶解度曲线

（g/100g水），则Ⅳ中得到Na2SO4固体的操作是：将分离出MnCO3和ZnCO3后的滤液蒸发结晶→_______→ 用乙醇洗涤→干燥。用乙醇洗涤而不用水洗的原因是___________。

【答案】加快反应速率，提高原料利用率 ZnS+MnO2+2H2SO4 =ZnSO4 +S+MnSO4+2H2O KSCN溶液将Fe2+氧化成Fe3+ 1.4×10-4 趁热过滤用乙醇洗涤可以防止Na2SO4固体转化为Na2SO410H2O，并防止Na2SO4因溶于水而损耗

【解析】

软锰矿、闪锌矿中加硫酸，反应I主要为：MnO2和硫化物发生氧化还原反应生成Mn2+和S、Fe3+、Al3+、Zn2+、Cu2+等，过滤除去S、SiO2；

在滤液中加适量Zn发生反应Ⅱ，Zn和Cu2+、Fe3+反应生成Cu、Fe2+、Zn2+，过滤除去Cu；滤液发生反应Ⅲ，MnO2和Fe2+反应生成Mn2+和Fe3+，通过调pH使Fe3+、Al3+形成沉淀除去；

Zn2+、Mn2+和Na2CO3可发生反应Ⅳ得到Na2SO4、MnCO3、ZnCO3提供给反应Ⅲ用，也可发生反应Ⅴ，获得MnO2和Zn，据此分析解答。

(1)反应I不断搅拌，软锰矿和闪锌矿充分接触，一方面可以加快反应速率，另一方面可使软锰矿和闪锌矿尽可能反应，提高原料利用率，故答案为：加快反应速率，提高原料利用率；

(2)软锰矿中的成分主要为MnO2，闪锌矿中主要成分为ZnS，所以反应I中主要发生MnO2氧化ZnS的反应，结合原子守恒、电子得失守恒可得方程式为：ZnS+MnO2+2H2SO4 =ZnSO4 +S+MnSO4+2H2O，故答案为：ZnS+MnO2+2H2SO4 =ZnSO4 +S+MnSO4+2H2O；

(3)通常用KSCN溶液检验Fe3+，由上面的分析可知，反应III中MnO2的作用是将Fe2+氧化成Fe3+，以便形成沉淀而除去，故答案为：KSCN溶液；将Fe2+氧化成Fe3+；

(4) Zn2+浓度降到1.0×10-6 mol·L-1，所需CO32-浓度=mol·L-1=1.4×10-4 mol·L-1，Mn2+浓度降到1.0×10-6 mol·L-1，所需CO32-浓度=mol·L-1=2.2×10-5 mol·L-1，综上所述，要使反应IV之后的溶液中Zn2+、Mn2+浓度均降到1.0×10-6 mol·L-1，则溶液中残留的CO32-浓度至少为1.4×10-4 mol·L-1，故答案为：1.4×10-4 ；

(5)由Na2SO4和Na2SO410H2O的溶解度曲线可知，温度太低，Na2SO410H2O的溶解度较小，得到的固体为Na2SO410H2O，故应将分离出MnCO3和ZnCO3后的滤液蒸发结晶、趁热过滤、用乙醇洗涤、干燥。若用水洗，洗涤过程必然温度降低，有一部分Na2SO4会转化为Na2SO410H2O，同时有一部分会溶于水而随水流走，故用乙醇洗涤可以防止Na2SO4固体转化为Na2SO410H2O，并防止Na2SO4因溶于水而损耗，故答案为：趁热过滤；用乙醇洗涤可以防止Na2SO4固体转化为Na2SO410H2O，并防止Na2SO4因溶于水而损耗。

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①写出乙装置中总反应的离子方程式：______。

②甲装置碳极的电极反应属于_____（填“氧化反应”或“还原反应”）；

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I.CuSO4溶液的制备

①称取4g铜粉，在A仪器中灼烧10分钟并不断搅拌，放置冷却。

②在蒸发皿中加入30mL 3mol/L的硫酸，将A中固体慢慢放入其中，加热并不断搅拌。

③趁热过滤得蓝色溶液。

(1)A仪器的名称为_____________。

(2)某同学在实验中有1.5g的铜粉剩余，该同学将制得的CuSO4溶液倒入另一蒸发皿中加热浓缩至有晶膜出现，冷却析出的晶体中含有白色粉末，试解释其原因_____。

II.晶体的制备。将上述制备的CuSO4溶液按如图所示进行操作

(3)已知浅蓝色沉淀的成分为Cu2(OH)2SO4，试写出生成此沉淀的离子反应方程式___________。

(4)析出晶体时采用加入乙醇的方法，而不是浓缩结晶的原因是_______________。

III.氨含量的测定。精确称取mg晶体，加适量水溶解，注入如图所示的三颈瓶中，然后逐滴加入VmL10%NaOH溶液，通入水蒸气，将样品液中的氨全部蒸出，并用蒸馏水冲洗导管内壁，用V1mLClmol/L的盐酸标准溶液完全吸收。取下接收瓶，用C2mol/L NaOH标准溶液滴定过剩的HCl(选用甲基橙作指示剂)，到终点时消耗V2mLNaOH溶液。