Question

13．某化工廠用軟錳礦（含MnO₂及少量Al₂O₃）和閃鋅礦（含ZnS及少量FeS）聯(lián)合生產(chǎn)Zn、MnO₂，其部分生產(chǎn)流程如下：

已知：過濾（Ⅱ）所得濾液是MnSO₄、ZnSO₄、Fe₂（SO₄）₃、Al₂（SO₄）₃的混合液．相關(guān)金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH（開始沉淀的pH按金屬離子濃度為1.0mol•L^-1計(jì)算）如下表：

沉淀物	Fe（OH）3	Al（OH）3	Zn（OH）2	Mn（OH）2
開始沉淀時(shí)的pH	2.7	4.0	6.4	7.7
完全沉淀時(shí)的pH	3.7	5.2	8.0	10.4

（1）加熱、浸取時(shí)所加礦石均需粉碎，其目的是加快反應(yīng)（浸取）速率．
（2）寫出FeS和MnO₂和稀硫酸反應(yīng)的離子方程式：2FeS+3MnO₂+12H⁺=2Fe³⁺+2S↓+3Mn²⁺+6H₂O．
（3）試劑X的作用是調(diào)節(jié)溶液的pH以生成Fe（OH）₃、Al（OH）₃．pH調(diào)節(jié)的范圍是5.2～6.4，試劑X可以選用AC（填選項(xiàng)字母）．
A．MnCO₃ B．Na₂CO₃ C．Zn₂（OH）₂CO₃ D．NH₃•H₂O
（4）電解（Ⅴ）中陽極的電極反應(yīng)式為Mn²⁺+2H₂O-2e^-=MnO₂+4H⁺．
（5）Zn和MnO₂是制作電池的原料．某鋅-錳堿性電池以KOH溶液為電解質(zhì)溶液，其電池總反應(yīng)式為：Zn（s）+2MnO₂（s）+H₂O（l）=Zn（OH）₂（s）+Mn₂O₃（s）．該電池的正極的電極反應(yīng)式為2MnO₂（s）+H₂O（l）+2e^-=Mn₂O₃（s）+2OH^-．

Answer 1

分析 用軟錳礦（含MnO₂及少量Al₂O₃）和閃鋅礦（含ZnS及少量FeS）聯(lián)合生產(chǎn)Zn、MnO₂，加入稀硫酸加熱、浸取，過濾（Ⅱ）所得濾液是MnSO₄、ZnSO₄、Fe₂（SO₄）₃、Al₂（SO₄）₃的混合液，濾渣為S，加入試劑X加熱，其作用是調(diào)節(jié)溶液的pH以生成Fe（OH）₃、Al（OH）₃．pH調(diào)節(jié)的范圍是5.2～6.4，過濾得到濾液含MnSO₄、ZnSO₄，加入硫酸后電解得到鋅和二氧化錳，
（1）礦石粉碎可以增大固體與溶液的接觸面積；
（2）FeS和MnO₂和稀硫酸反應(yīng)生成硫單質(zhì)，硫酸錳、硫酸鐵和水，
（3）試劑X的作用是調(diào)節(jié)溶液的pH以生成Fe（OH）₃、Al（OH）₃．結(jié)合圖表數(shù)據(jù)分析，選擇溶液PH能使鐵離子、鋁離子全部沉淀，錳離子不沉淀，加入試劑不能引入新的雜質(zhì)；
（4）電解（Ⅴ）中是電解硫酸錳溶液，陽極上是錳離子失電子生成二氧化錳發(fā)生氧化反應(yīng)；
（5）根據(jù)電極反應(yīng)式Zn（s）+2MnO₂（s）+H₂O（l）=Zn（OH）₂（s）+Mn₂O₃（s），可知電池工作時(shí)，負(fù)極材料是Zn，發(fā)生氧化反應(yīng)生成Zn（OH）₂，正極材料為MnO₂，發(fā)生還原反應(yīng)，以此解答該題；

解答 解：（1）加熱、浸取時(shí)所加礦石均需粉碎，其目的是：加快反應(yīng)（浸�。┧俾�，
故答案：加快反應(yīng)（浸�。┧俾�；
（2）FeS和MnO₂和稀硫酸反應(yīng)的離子方程式：2FeS+3MnO₂+12H⁺=2Fe³⁺+2S↓+3Mn²⁺+6H₂O，
故答案為：2FeS+3MnO₂+12H⁺=2Fe³⁺+2S↓+3Mn²⁺+6H₂O；
（3）試劑X的作用是調(diào)節(jié)溶液的pH以生成Fe（OH）₃、Al（OH）₃．結(jié)合圖表數(shù)據(jù)分析，選擇溶液PH能使鐵離子、鋁離子全部沉淀，錳離子不沉淀，圖表中離子開始菜單和菜單完全的溶液PH得到，pH調(diào)節(jié)的范圍是：5.2～6.4，加入試劑不能引入新的雜質(zhì)，試劑X可以選擇，
A．MnCO₃ 和酸反應(yīng)且不引入新的雜質(zhì)，故A正確；
B．Na₂CO₃ 和酸反應(yīng)但會(huì)引入新的雜質(zhì)鈉離子，故B錯(cuò)誤；
C．Zn₂（OH）₂CO₃ 和酸反應(yīng)，不引入新的雜質(zhì)，故C正確；
D．NH₃•H₂O和酸反應(yīng)，但會(huì)引入新的雜質(zhì)銨根離子，故D錯(cuò)誤；
故答案為：5.2～6.4；AC；
（4）電解ZnSO₄、MnSO₄溶液，根據(jù)溶液中離子的放電順序，陽極反應(yīng)：Mn²⁺-2e^-+2H₂O═MnO₂+4H⁺，F(xiàn)e作陰極，陰極反應(yīng)：Zn²⁺+2e^-═Zn，
故答案為：Mn²⁺+2H₂O-2e^-=MnO₂+4H⁺；
（5）根據(jù)電極反應(yīng)式Zn（s）+2MnO₂（s）+H₂O（l）=Zn（OH）₂（s）+Mn₂O₃（s），可知電池工作時(shí)，負(fù)極材料是Zn，發(fā)生氧化反應(yīng)生成Zn（OH）₂，電極反應(yīng)式為Zn-2e^-+2OH^-=Zn（OH）₂，正極材料為MnO₂，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2MnO₂（s）+H₂O（l）+2e^-=Mn₂O₃（s）+2OH^-，電子從負(fù)極沿導(dǎo)線流向正極，
故答案為：2MnO₂（s）+H₂O（l）+2e^-=Mn₂O₃（s）+2OH^-．

點(diǎn)評 本題是一道綜合性題目，考查的知識點(diǎn)較廣泛，要注意知識點(diǎn)之間的聯(lián)系，分析問題要細(xì)致，考慮問題要全面，絕不能斷章取義，否則就容易出錯(cuò)，題目難度中等．