Question

科研人員將軟錳礦（MnO₂含量≥65%，SiO₂含量約20%，A1₂O₃含量約4%，其余為水分）和閃鋅礦（ZnS含量≥80%，F(xiàn)eS、CuS、SiO₂含量約7%，其余為水分）同槽酸浸開(kāi)發(fā)出綜合利用這兩種資源的新工藝，如圖所示為工藝流程的一部分．
已知：ZnCO₃不溶于水，但溶于酸．部分陽(yáng)離子以氫氧化物形式深沉?xí)r溶液的pH見(jiàn)下表：

物質(zhì)	Fe（OH）3	A1（OH）3	Zn（OH）2	Fe（OH）2	Mn（OH）2
開(kāi)始沉淀pH	2.7	3.3	5.4	7.6	8.3
完全沉淀pH	4.4	5.2	8.0	9.6	9.8

請(qǐng)回答：
（1）反應(yīng)器I過(guò)濾所得濾液中含有MnSO₄、ZnSO₄、CuSO₄、Fe₂（SO₄）₃、A1₂（CO₄）₃等．試完成反應(yīng)器I中生成CuSO₄的化學(xué)方程式（不須配平）：CuS+

MnO₂

+H₂SO₄→

S↓

+

MnSO₄

+CuSO₄+H₂O
（2）反應(yīng)器II中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為

Zn+2Fe³⁺=2Fe²⁺+Zn²⁺、Zn+Cu²⁺=Cu+Zn²⁺

．
（3）從沉淀溶解平衡的角度分析反應(yīng)器III中生成A1（OH）₃沉淀的原因

ZnCO₃與溶液中的H⁺反應(yīng)，導(dǎo)致溶液中c（H⁺）減小，c（OH^-）增大，c（Al³⁺）?c（OH^-）＞K_sp[Al（OH）₃]，

．檢驗(yàn)ZnCO₃是否過(guò)量的操作方法是

取少許沉淀于試管中，滴加適量的稀硫酸，若有氣泡產(chǎn)生，則說(shuō)明ZnCO₃過(guò)量；若無(wú)氣泡產(chǎn)生，則說(shuō)明ZnCO₃不過(guò)量

．
（4）反應(yīng)器中IV中，試劑A可以是下列物質(zhì)中

c

（填代號(hào)）．a(chǎn)．氨水  b．氫氧化鈉  c．MnO₂ d．稀硫酸
（5）欲從反應(yīng)器IV的濾液中完全沉淀出Zn（OH）₂，而不析出Mn（OH）₂，則濾液的pH范圍為

8.0≤pH＜8.3

，要將分離出沉淀后的濾液進(jìn)行濃縮，需將溫度控制在90℃～100℃，可采用的加熱方法是

水浴加熱

．

Answer 1

分析：反應(yīng)I為酸浸過(guò)程，Mn、Al、Zn、Fe、Cu元素在該過(guò)程均轉(zhuǎn)化為金屬陽(yáng)離子進(jìn)入溶液，而難溶于酸的S、SiO₂則通過(guò)過(guò)濾而分離出來(lái)．
反應(yīng)Ⅱ在所得溶液中加入適量Zn將Cu置換出來(lái)，并通過(guò)過(guò)濾而分離出來(lái)．
反應(yīng)Ⅲ在所得慮液中加入MnO₂將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，再加入ZnCO₃調(diào)節(jié)溶液pH 在5.2-5.4之間使Fe³⁺、Al³⁺完全轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃、Al（OH）₃而分離（超過(guò)5.4Zn（OH）₂會(huì)析出）．最后所得溶液中含有Zn²⁺、Mn²⁺、SO₄^2-等，再進(jìn)一步制得MnO₂、Zn、Na₂SO₄．
   反應(yīng)器IV的濾液中完全沉淀出Zn（OH）₂，而不析出Mn（OH）₂，則濾液的pH范圍為8.0≤pH＜8.3（超過(guò)8.3Mn（OH）₂會(huì)析出）．

解答：解：（1）反應(yīng)I為酸浸過(guò)程，Mn、Al、Zn、Fe、Cu元素在該過(guò)程均轉(zhuǎn)化為金屬陽(yáng)離子進(jìn)入溶液，而難溶于酸的S、SiO₂則通過(guò)過(guò)濾而分離出來(lái)，
故答案為：MnO₂；S↓；MnSO₄；
（2）加入Zn后，Zn把Cu置換出來(lái)，而且Zn還原Fe³⁺，發(fā)生氧化還原反應(yīng)．故答案為：Zn+2Fe³⁺=2Fe²⁺+Zn²⁺、Zn+Cu²⁺=Cu+Zn²⁺；
（3）加入ZnCO₃后，ZnCO₃與溶液中的H⁺反應(yīng)，導(dǎo)致溶液中c（H⁺）減小，c（OH^-）增大，c（Al³⁺）?c（OH^-）＞K_sp[Al（OH）₃]，從而生成Al（OH）₃沉淀；取少許沉淀于試管中，滴加適量的稀硫酸，若有氣泡產(chǎn)生，則說(shuō)明ZnCO₃過(guò)量；若無(wú)氣泡產(chǎn)生，則說(shuō)明ZnCO₃不過(guò)量．故答案為：ZnCO₃與溶液中的H⁺反應(yīng)，導(dǎo)致溶液中c（H⁺）減小，c（OH^-）增大，從而生成Al（OH）₃沉淀；取少許沉淀于試管中，滴加適量的稀硫酸，若有氣泡產(chǎn)生，則說(shuō)明ZnCO₃過(guò)量；若無(wú)氣泡產(chǎn)生，則說(shuō)明ZnCO₃不過(guò)量．
（4）在所得慮液中加入MnO₂將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，再加入ZnCO₃調(diào)節(jié)溶液pH 在5.2-5.4之間使Fe³⁺、Al³⁺完全轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃、Al（OH）₃而分離（超過(guò)5.4Zn（OH）₂會(huì)析出）．故選c；
（5）從反應(yīng)器IV的濾液中完全沉淀出Zn（OH）₂，而不析出Mn（OH）₂，則濾液的pH范圍為8.0≤pH＜8.3（超過(guò)8.3Mn（OH）₂會(huì)析出）；將溫度控制在90℃～100℃，最好采用水浴加熱．故答案為：8.0≤pH＜8.3；水浴加熱．

點(diǎn)評(píng)：本題考查氧化還原反應(yīng)、物質(zhì)的流程知識(shí)、沉淀溶解平衡以及物質(zhì)的分離與提純．考查考生綜合運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力．