Question

某工廠用軟錳礦（含MnO₂約70%及Al₂O₃）和閃鋅礦（含ZnS約80%及FeS），共同生產(chǎn)MnO₂和Zn（干電池原料）．已知：
①A是MnSO₄、ZnSO₄、Fe₂（SO₄）₃、Al₂（SO₄）₃的混合液．
②IV中的電解反應(yīng)式為MnSO₄+ZnSO₄+2H₂O

電解  .

MnO₂+Zn+2H₂SO₄．

（1）A中屬于還原產(chǎn)物的是

 

．
（2）MnCO₃、Zn₂（OH）₂CO₃的作用是

 

；Ⅱ需要加熱的原因是

 

；C的化學(xué)式是

 

．
（3）Ⅲ中發(fā)生的離子方程式為

 

，

 

；
（4）如果不考慮生產(chǎn)中的損耗，除礦石外，需購(gòu)買的化工原料是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：分析流程軟錳礦（含MnO₂約70%及Al₂O₃）和閃鋅礦（含ZnS約80%及FeS）加入硫酸酸溶，加熱酸浸過(guò)濾得到A為A是MnSO₄、ZnSO₄、Fe₂（SO₄）₃、Al₂（SO₄）₃的酸性混合液，加熱過(guò)濾回收Fe₂O₃，Al₂O₃，加入碳酸鈉沉淀錳離子和鋅離子，得到濾液電解得到 二氧化錳、鋅和硫酸鈉；
（1）比較信息①A與軟錳礦中元素化合價(jià)的變化可知，A中還原產(chǎn)物為MnSO₄．
（2）由工藝流程可知，A中加入MnCO₃、Zn₂（OH）₂CO₃，A中的Fe³⁺、Al³⁺，經(jīng)過(guò)一系列操作轉(zhuǎn)化為氧化鐵、氧化鋁．Fe³⁺、Al³⁺沉淀時(shí)容易形成膠體，不利于氫氧化鐵、氫氧化鋁沉降．操作Ⅰ加熱、浸取需要硫酸，由②可知C為硫酸，循環(huán)利用．
（3）由流程可知，加入碳酸鈉，反應(yīng)生成MnCO₃、Zn₂（OH）₂CO₃，據(jù)此寫出反應(yīng)方程式；
（4）除礦石外，需加入的物質(zhì)，就是要購(gòu)買的化工原料．

解答： 解：（1）比較信息①A與軟錳礦中元素化合價(jià)的變化可知，Mn元素化合價(jià)由+4價(jià)降低為+2價(jià)，所以A中還原產(chǎn)物為MnSO₄；
故答案為：MnSO₄；
（2）根據(jù)框圖：向MnSO₄、ZnSO₄、Fe₂（SO₄）₃、Al₂（SO₄）₃的混合液中加入MnCO₃、Zn₂（OH）₂CO₃后可以獲得氧化鐵和氧化鋁，所以加入MnCO₃、Zn₂（OH）₂CO₃的作用就是調(diào)節(jié)pH，使Fe³⁺、Al³⁺沉淀完全，在加熱的環(huán)境下，金屬陽(yáng)離子的水解更徹底，更易形成沉淀而分離，根據(jù)IV中的電解反應(yīng)式為：MnSO₄+ZnSO₄+2H₂O═MnO₂+Zn+2H₂SO₄，可知C為硫酸，
故答案為：增大溶液的PH，使Fe³⁺和Al³⁺均生成沉淀；促進(jìn)Fe³⁺和Al³⁺的水解；H₂SO₄；
（3）由流程可知，B中含Mn²⁺、Zn²⁺，加入碳酸鈉，反應(yīng)生成MnCO₃、Zn₂（OH）₂CO₃，反應(yīng)方程式為：Mn²⁺+CO₃^2-=MnCO₃↓； 2Zn²⁺+2CO₃^2-+H₂O=Zn₂（OH）₂CO₃↓+CO₂↑；故答案為：Mn²⁺+CO₃^2-=MnCO₃↓； 2Zn²⁺+2CO₃^2-+H₂O=Zn₂（OH）₂CO₃↓+CO₂↑；
（4）根據(jù)流程圖可知，需要加入碳酸鈉、硫酸，所以除礦石外，需購(gòu)買的化工原料是碳酸鈉、硫酸．
故答案為：純堿、硫酸．

點(diǎn)評(píng)：本實(shí)驗(yàn)的目的是制備二氧化錳與鋅，因而需要把氧化鋁、鐵元素、硫元素除去．據(jù)此考查學(xué)生對(duì)工藝流程的理解、物質(zhì)性質(zhì)、氧化還原反應(yīng)、分離提純基本操作，難度中等，關(guān)鍵是掌握整個(gè)制備流程原理，要求學(xué)生要有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)和靈活應(yīng)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力．