【題目】MnO2和鋅是制造干電池的主要原料
電解法生產(chǎn)MnO2傳統(tǒng)的工藝主要流程為:軟錳礦加煤還原焙燒;用硫酸浸出焙燒料;浸出液(主要含Mn2+)經(jīng)凈化后再進(jìn)行電解,MnO2在電解池的陽極析出.
90年代后期發(fā)明了生產(chǎn)MnO2和鋅的新工藝,主要是采用軟錳礦(主要成分為MnO2 , 含少量Al2O3和SiO2雜質(zhì))和閃鋅礦(主要成分為ZnS,含少量FeS、CuS、CdS雜質(zhì))為主要原料,經(jīng)過除雜后,得到含Zn2+、Mn2+離子的溶液,再通過電解同時(shí)獲得MnO2和鋅.簡化流程框圖如下(中間產(chǎn)物的固體部分已經(jīng)略去):
[軟錳礦、閃鋅礦] [濾液A] [Zn2+、Mn2+、Fe2+、Al3+] [ZnSO4、MnSO4溶液] [Zn+MnO2+產(chǎn)品D]
已知各種金屬離子完全沉淀的pH如下表:

Zn2+

Mn2+

Fe2+

Fe3+

Al3+

pH

8.0

10.1

9.0

3.2

4.7

回答下列問題:
(1)步驟①中,軟錳礦、閃鋅礦粉與硫酸溶液共熱時(shí)析出硫的反應(yīng)為氧化還原反應(yīng),例如:MnO2+ZnS+2H2SO4═MnSO4+ZnSO4+S↓+2H2O,請(qǐng)寫出MnO2在酸性溶液中分別和CuS和FeS發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式:
(2)步驟②加入金屬鋅是為了回收金屬,回收金屬的主要成份為(用化學(xué)符號(hào)表示)
(3)步驟③物質(zhì)C由多種物質(zhì)組成,其中含有兩種固體,其中一種為MnO2 , 其作用是另外一種固體物質(zhì)可為
(4)步驟④中電解過程中MnO2極析出,該電極上發(fā)生的反應(yīng)方程式為 . 產(chǎn)品D的化學(xué)式為 , 該物質(zhì)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)的意義是

【答案】
(1)MnO2+CuS+2H2SO4=MnSO4+CuSO4+S↓+2H2O 、 MnO2+2FeS+6H2SO4=Fe2(SO43+3MnSO4+2S↓+6H2O
(2)Cu、Cd
(3)將Fe2+氧化為Fe3+;Zn(OH)2
(4)Mn2+﹣2e+2H2O=MnO2+4H+;H2SO4;用于溶解軟錳礦和閃鋅礦,循環(huán)使用
【解析】(1)MnO2在酸性溶液中分別和CuS和FeS發(fā)生氧化還原反應(yīng),Mn元素的化合價(jià)降低,S元素的化合價(jià)升高,且Fe元素化合價(jià)升高,由電子、原子守恒可知,反應(yīng)分別為MnO2+CuS+2H2SO4=MnSO4+CuSO4+S↓+2H2O、MnO2+2FeS+6H2SO4=Fe2(SO43+3MnSO4+2S↓+6H2O, 故答案為:MnO2+CuS+2H2SO4=MnSO4+CuSO4+S↓+2H2O;MnO2+2FeS+6H2SO4=Fe2(SO43+3MnSO4+2S↓+6H2O;(2)由濾液A Zn2+、Mn2+、Fe2+、Al3+ , 可知加Zn置換出Cu、Cd,故答案為:Cu、Cd;(3)由轉(zhuǎn)化可知,鐵離子、鋁離子轉(zhuǎn)化為沉淀,其中一種為MnO2 , 其作用是將Fe2+氧化為Fe3+;另外一種固體物質(zhì)可為Zn(OH)2(Mn(OH)2、ZnCO3、MnCO3等)促進(jìn)鐵離子水解轉(zhuǎn)化為沉淀,
故答案為:將Fe2+氧化為Fe3+;Zn(OH)2;(4)因Mn元素失去電子,可知步驟④中電解過程中MnO2在陽極析出,該電極上發(fā)生的反應(yīng)方程式為Mn2+﹣2e+2H2O=MnO2+4H+ , 硫酸根離子不變,且生成氫離子,可知產(chǎn)品D的化學(xué)式為H2SO4 , 該物質(zhì)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)的意義是用于溶解軟錳礦和閃鋅礦,循環(huán)使用,
故答案為:陽;Mn2+﹣2e+2H2O=MnO2+4H+;H2SO4;用于溶解軟錳礦和閃鋅礦,循環(huán)使用.
(1)MnO2在酸性溶液中分別和CuS和FeS發(fā)生氧化還原反應(yīng),Mn元素的化合價(jià)降低,S元素的化合價(jià)升高,且Fe元素化合價(jià)升高;(2)濾液A中含金屬離子,加Zn發(fā)生置換反應(yīng);(3)由轉(zhuǎn)化可知,鐵離子、鋁離子轉(zhuǎn)化為沉淀;(4)步驟④中電解過程中MnO2應(yīng)在陽極生成,因Mn元素失去電子,陰極上Zn得到電子,得到的硫酸可循環(huán)使用.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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(1)D和D′屬于(用編號(hào)填入,下同)。
①同系物 ②同分異構(gòu)體 ③同類物質(zhì) ④同素異形體
(2)D′和E分別屬于哪一類化合物?
D′ , E。
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(3)寫出結(jié)構(gòu)簡式:A , F , H。
(4)寫出反應(yīng)類型:
(Ⅰ)。
(Ⅱ)

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A。
B ,
C , 。
D , 。
E ,

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(1)寫出B、C、E元素的名稱B、C、E
(2)寫出C、D兩種元素形成的原子個(gè)數(shù)比為1:1的物質(zhì)的電子式為
(3)可以驗(yàn)證C和F兩種元素非金屬性強(qiáng)弱的結(jié)論是(填編號(hào)); ①比較這兩種元素常見單質(zhì)的熔點(diǎn)
②比較這兩種元素的單質(zhì)與氫氣化合的難易程度
③比較這兩種元素的氣態(tài)氫化物的還原性
(4)A、C、D、F四種元素可以形成兩種酸式鹽(均由四種元素組成),這兩種酸式鹽的化學(xué)式分別為、 , 這兩種酸式鹽相互反應(yīng)的離子方程式為
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(1)甲池中通入CH3OH電極的電極反應(yīng)為
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