Question

【題目】某工廠用軟錳礦(主要為MnO2，含雜質(zhì)Al2O3和閃鋅礦(主要為ZnS，含雜質(zhì)FeS) 共同生產(chǎn)干電池的原料Zn和MnO2，同時(shí)獲得一些副產(chǎn)品，工藝流程如下：

已知：硫酸浸取液的主要成分為ZnSO4、MnSO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3

（1）“浸取”時(shí)發(fā)生的反應(yīng)中，還原產(chǎn)物為_______________ (填化學(xué)式)。

（2）①“凈化除雜”時(shí)，加入的物質(zhì)X可能為______________(填選項(xiàng)字母)。

A.MnCO3 B. Zn2(OH)2CO3 C.NaOH D. KOH

②相關(guān)離子開(kāi)始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示，加入X后，溶液pH應(yīng)調(diào)整到________。

離子	開(kāi)始沉淀pH	完全沉淀pH
Fe3+	2.3	3.2
A13+	4.2	5.4
Zn2+	7.2	8.0
Mn2+	8.3	9.8

（3）只用一種試劑，即可從 “灼燒”所得的Fe2O3和Al2O3混合物中分離得到Fe2O3。該反應(yīng)

的離子方程式為____________________________________。

（4）“電解”時(shí)，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________________________。

（5）從Na2SO4溶液中得到芒硝晶體（Na2SO4 10H2O），需要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作有______、_____、過(guò)濾、洗滌、干燥等.

（6）Zn和MnO2的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝主要經(jīng)歷礦石焙燒、硫酸浸出、電解等過(guò)程，與傳統(tǒng)工藝相比，該工藝流程的優(yōu)點(diǎn)為________________________________。

（7）用生產(chǎn)的Zn和MnO2制成干電池，在堿性條件下工作時(shí)有MnOOH生成，則該電池正極的電極反應(yīng)式為________________________________。

Answer 1

【答案】 MnSO4 A、B 5.4≤pH<7.2 Al2O3＋2OH－=2AlO＋H2O MnSO4＋ZnSO4＋2H2OMnO2＋Zn＋2H2SO4 蒸發(fā)濃縮 冷卻結(jié)晶 無(wú)SO2等污染性氣體產(chǎn)生；廢液可循環(huán)利用，原料利用率高（其他合理答案也可給分） MnO2＋H2O＋e－=MnOOH＋OH－

【解析】（1）比較“浸取”時(shí)閃鋅礦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“浸取”時(shí)還原產(chǎn)物為MnSO4；（2）①“凈化除雜”時(shí)，加入的物質(zhì)X的作用就是調(diào)節(jié)pH，使Fe3+、Al3+沉淀完全，但不能引入新的雜質(zhì)，MnCO3、Zn2(OH)2CO3能消耗氫離子使pH增大，促進(jìn)Fe3+、Al3+的水解，而過(guò)量MnCO3、Zn2(OH)2CO3也不溶于水，并為后面的產(chǎn)品，答案選AB；②根據(jù)表中信息，加入X后，目的是使Fe3+、Al3+轉(zhuǎn)化為沉淀，但Zn2+、Mn2+不能開(kāi)始沉淀，故溶液pH應(yīng)調(diào)整到5.4≤pH<7.2；（3）Al2O3能與強(qiáng)堿反應(yīng)，而Fe2O3不能，只用一種試劑，即可從 “灼燒”所得的Fe2O3和Al2O3混合物中分離得到Fe2O3。該反應(yīng)的離子方程式為：Al2O3＋2OH－=2AlO2-＋H2O；（4）根據(jù)圖中信息可知，電解后產(chǎn)物除鋅和二氧化錳外，還有能與碳酸鈉反應(yīng)生成硫酸鈉的廢液，該廢液應(yīng)該是硫酸，而反應(yīng)物為硫酸錳、硫酸鋅溶液，則“電解”時(shí)，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：MnSO4＋ZnSO4＋2H2OMnO2＋Zn＋2H2SO4；（5）從Na2SO4溶液中得到芒硝晶體（Na2SO4 10H2O），需要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作有蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥等；（6）從傳統(tǒng)的工藝流程上看，2ZnS+O2 2ZnO+2SO2、2C+O2 2CO、ZnO+CO Zn（g）+CO2反應(yīng)都需要在高溫下進(jìn)行，因此都需要消耗大量的能量；同時(shí)有SO2生成會(huì)污染環(huán)境；而現(xiàn)在新工藝過(guò)程中，消耗的能量較小，而且不產(chǎn)生有毒的二氧化硫氣體，有利于環(huán)保，故答案為無(wú)SO2等污染性氣體產(chǎn)生；廢液可循環(huán)利用，原料利用率高；（7）用生產(chǎn)的Zn和MnO2制成干電池，在堿性條件下工作時(shí)有MnOOH生成，則該電池正極MnO2得電子生成MnOOH，電極反應(yīng)式為MnO2＋H2O＋e－=MnOOH＋OH－。