Question

（2011?佛山二模）二氧化錳是制造鋅錳干電池的基本材料．工業(yè)上以軟錳礦為原料，利用硫酸亞鐵制備高純二氧化錳的流程如下：
某軟錳礦的主要成分為MnO₂，還含有Si（16.27%）、Fe（5.86%）、Al（3.42%）、Zn（2.68%）和Cu（0.86%）等元素的化合物．部分陽(yáng)離子以氫氧化物或硫化物的形式完全沉淀時(shí)溶液的pH見(jiàn)下表．

沉淀物	Al（OH）3	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Pb（OH）2	Mn（OH）2	PbS	CuS	ZnS	MnS	FeS
pH	5.2	3.2	9.7	8.7	10.4	≥0.1	≥-0.42	≥2.5	≥7	≥7

回答下列問(wèn)題：
（1）硫酸亞鐵在酸性條件下將MnO₂還原為MnSO₄，酸浸時(shí)發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為

MnO₂+2FeSO₄+2H₂SO₄=MnSO₄+Fe₂（SO₄）₃+2H₂O

．
（2）濾渣B的主要成分是

Fe（OH）₃ Al（OH）₃

．
（3）加入MnS的目的是除去

Cu²⁺ Zn²⁺

雜質(zhì)．
（4）堿性鋅錳電池中，MnO₂參與的電極反應(yīng)方程式為

MnO₂+H₂O+e^-=MnOOH+OH^-

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)FeSO₄在反應(yīng)條件下將MnO₂還原為MnSO₄，則Fe²⁺被氧化為Fe³⁺，故酸浸時(shí)生成硫酸錳、硫酸鐵，根據(jù)元素守恒還有水生成．
（2）由題目信息可知，酸浸后的過(guò)濾液中含有Mn²⁺、Fe³⁺、Al³⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Fe²⁺，結(jié)合題中陽(yáng)離子以氫氧化物形式完全沉淀時(shí)溶液的pH進(jìn)行判斷．
（3）根據(jù)工藝流程及硫化物的K_sp判斷．
（4）由堿性鋅錳干電池的電池反應(yīng)式可知，Zn作負(fù)極，MnO₂得電子作正極，生成MnOOH，由電荷守恒可知還生成OH^-，由元素守恒可知，還有水參與反應(yīng)．

解答：解：（1）根據(jù)FeSO₄在反應(yīng)條件下將MnO₂還原為MnSO₄，F(xiàn)e²⁺被氧化為Fe³⁺，故酸浸時(shí)生成硫酸錳、硫酸鐵，根據(jù)元素守恒還有水生成，反應(yīng)方程式為2FeSO₄+MnO₂+2H₂SO₄=MnSO₄+Fe₂（SO₄）₃+2H₂O．
故答案為：2FeSO₄+MnO₂+2H₂SO₄=MnSO₄+Fe₂（SO₄）₃+2H₂O．
（2）酸浸后的過(guò)濾液中含有Mn²⁺、Fe³⁺、Al³⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Fe²⁺，加氨水調(diào)pH至5.4，結(jié)合題中陽(yáng)離子以氫氧化物形式完全沉淀時(shí)溶液的pH可知，F(xiàn)e³⁺、Al³⁺完全轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃和Al（OH）₃沉淀，其它離子不沉淀，故濾渣B的主要成分為
Fe（OH）₃和Al（OH）₃．
故答案為：Fe（OH）₃和Al（OH）₃．
（3）根據(jù)題中硫化物的K_sp可知，加入MnS是為了生成溶解度更小的CuS、ZnS而除去Cu²⁺、Zn²⁺．
故答案為：Cu²⁺、Zn²⁺．
（4）堿性鋅錳干電池中Zn作負(fù)極，則MnO₂作正極得電子，其電極反應(yīng)式應(yīng)為MnO₂+H₂O+e^-=MnOOH+OH^-．
故答案為：MnO₂+H₂O+e^-=MnOOH+OH^-．

點(diǎn)評(píng)：考查學(xué)生對(duì)元素及其化合物的主要性質(zhì)的掌握、書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)方程式、閱讀題目獲取新信息能力、對(duì)工藝流程的理解等，難度中等，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)與綜合運(yùn)用知識(shí)、信息分析解決問(wèn)題能力．