Question

5．我國盛產(chǎn)軟錳礦和閃鋅礦，某化工廠以軟錳礦、閃鋅礦（主要成分為MnO₂、ZnS，還含有少量的FeS、CuS、Al₂O₃等物質(zhì)）為原料制取Zn和MnO₂，其流程如下：
回答下列問題：
（1）操作①中發(fā)生多種反應(yīng)，其中MnO₂和FeS在硫酸下生成單質(zhì)S的化學(xué)反應(yīng)方程式為：3MnO₂+2FeS+6H₂SO₄=3MnSO₄+Fe₂（SO₄）₃+2S+6H₂O．
（2）操作②中分離產(chǎn)物的方法為過濾，沉淀物X中除了單質(zhì)S外，還有Cu（填化學(xué)式）．操作②中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式有：Zn+Cu²⁺=Zn²⁺+Cu、Zn+2Fe³⁺=Zn²⁺+2Fe²⁺．
（3）操作③中物質(zhì)Y最適宜的是C．
A．Fe      B．Al      C．MnO₂       D．K₂Cr₂O₇
（4）操作④中碳酸鹽可選C、D．
A．CaCO₃       B．Na₂CO₃       C．MnCO₃       D．ZnCO₃
（5）操作⑤中電解時(shí)陰極發(fā)生的反應(yīng)為：Zn²⁺+2e^-=Zn．

Answer 1

分析 軟錳礦、閃鋅礦（主要成分為MnO₂、ZnS，還含有少量的FeS、CuS、Al₂O₃等物質(zhì)）溶于硫酸得含有Mn ²⁺、Fe³⁺、Zn²⁺、Fe²⁺、Cu²⁺的酸性溶液，向其中加入適量的鋅粉，將銅離子置換出來得沉淀X含有銅，同時(shí)將鐵離子還原為亞鐵離子，再向溶液中加入氧化劑將亞鐵離子氧化成鐵離子，加氧化劑的同時(shí)不能引入新的雜質(zhì)，所以可以用二氧化錳作氧化劑，步驟④中用碳酸鹽調(diào)節(jié)溶液的pH值，使鐵離子和鋁離子沉淀，過濾得濾液中含有Mn ²⁺、Zn²⁺，電解濾液得鋅和二氧化錳，據(jù)此答題．

解答 解：軟錳礦、閃鋅礦（主要成分為MnO₂、ZnS，還含有少量的FeS、CuS、Al₂O₃等物質(zhì)）溶于硫酸得含有Mn ²⁺、Fe³⁺、Zn²⁺、Fe²⁺、Cu²⁺的酸性溶液，向其中加入適量的鋅粉，將銅離子置換出來得沉淀X含有銅，同時(shí)將鐵離子還原為亞鐵離子，再向溶液中加入氧化劑將亞鐵離子氧化成鐵離子，加氧化劑的同時(shí)不能引入新的雜質(zhì)，所以可以用二氧化錳作氧化劑，步驟④中用碳酸鹽調(diào)節(jié)溶液的pH值，使鐵離子和鋁離子沉淀，過濾得濾液中含有Mn ²⁺、Zn²⁺，電解濾液得鋅和二氧化錳，
（1）操作①中發(fā)生多種反應(yīng)，其中MnO₂和FeS在硫酸下發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成單質(zhì)S、硫酸錳、硫酸鐵，反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為3MnO₂+2FeS+6H₂SO₄=3MnSO₄+Fe₂（SO₄）₃+2S+6H₂O，
故答案為：3MnO₂+2FeS+6H₂SO₄=3MnSO₄+Fe₂（SO₄）₃+2S+6H₂O；
（2）操作②是分離固體和溶液，可以用過濾的方法，根據(jù)上面的分析可知沉淀物X中除了單質(zhì)S外，還 Cu，操作②中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Zn+Cu²⁺=Zn²⁺+Cu、Zn+2Fe³⁺=Zn²⁺+2Fe²⁺，
故答案為：過濾；Cu；Zn+Cu²⁺=Zn²⁺+Cu、Zn+2Fe³⁺=Zn²⁺+2Fe²⁺；
（3）根據(jù)上面的分析可知，操作③中物質(zhì)Y最適宜的是MnO₂，故選C；
（4）由于溶液中含有鋅離子和錳離子，所以調(diào)節(jié)pH值時(shí)可用MnCO₃、ZnCO₃，這樣不引入新的雜質(zhì)，故選C、D；
（5）電解含有Mn ²⁺、Zn²⁺的溶液時(shí)，陰極上鋅離子發(fā)生還原反應(yīng)生成鋅單質(zhì)，反應(yīng)的電極反應(yīng)為Zn²⁺+2e^-=Zn，故答案為：Zn²⁺+2e^-=Zn．

點(diǎn)評(píng) 本題考查學(xué)生對(duì)元素及其化合物的主要性質(zhì)的掌握、書寫電極反應(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)、信息分析解決問題能力．