Question

工業(yè)上常以軟錳礦、閃鋅礦（除主要成分為MnO₂、ZnS外還含有少量的FeS、CuS、Al₂O₃等物質(zhì)）為原料制取Zn和MnO₂．
（1）已知將MnO₂、ZnS浸在硫酸溶液中有少量黃色物質(zhì)析出，寫出并配平該化學(xué)反應(yīng)方程式：

 

．
（2）在酸浸的過程中還會發(fā)生以下反應(yīng)：
a.3MnO₂+2FeS+6H₂SO₄=3MnSO₄+Fe₂（SO₄）₃+2S+6H₂O
b．MnO₂+CuS+4H₂SO₄=MnSO₄+CuSO₄+S+2H₂O
c．Al₂O₃+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂O
將酸浸所得的酸性溶液按以下的工業(yè)流程進(jìn)行操作處理得溶液（Ⅳ），電解溶液（Ⅳ）即得MnO₂和Zn．

①操作①中加Zn粉后發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：Zn+2H⁺=Zn²⁺+H₂↑、
Zn+Cu²⁺=Zn²⁺+Cu、

 

．
②操作②中加入適量X的作用是：

 

．
③操作③中所加碳酸鹽的化學(xué)式是：

 

．
（3）為了從上述流程中產(chǎn)生的Fe（OH）₃、Al（OH）₃沉淀混合物中回收Al（OH）₃，某化學(xué)興趣小組設(shè)計了如下兩種方案圖．
方案Ⅰ
方案Ⅱ
①方案Ⅰ中，AlCl₃溶液和NaAlO₂溶液反應(yīng)生成Al（OH）₃的離子方程式為：

 

．
②從消耗酸堿的用量角度考慮，方案

 

（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）所消耗的酸堿少些．

Answer 1

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：

分析：（1）將MnO₂、ZnS浸在硫酸溶液中有少量黃色物質(zhì)析出，說明二氧化錳氧化硫化鋅為單質(zhì)硫為黃色物質(zhì)，二氧化錳被還原為硫酸錳，結(jié)合原則守恒書寫配平化學(xué)方程式；
（2）①操作①中加Zn粉后發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：Zn+2H⁺=Zn²⁺+H₂↑、Zn+Cu²⁺=Zn²⁺+Cu、和鐵離子反應(yīng)生成亞鐵離子；
②操作②中加入適量X的作用是沿河亞鐵離子為鐵離子，通過加入碳酸鹽調(diào)節(jié)溶液PH使鐵離子全部沉淀；
③操作③中所加碳酸鹽不能引入新的雜質(zhì)；
（3）①AlCl₃溶液和NaAlO₂溶液混合發(fā)生雙水解反應(yīng)生成Al（OH）₃沉淀；
②分析方案Ⅰ、Ⅱ反應(yīng)過程中定量關(guān)系計算分析判斷需要酸堿的量的多少．

解答： 解：（1）將MnO₂、ZnS浸在硫酸溶液中有少量黃色物質(zhì)析出，說明二氧化錳氧化硫化鋅為單質(zhì)硫為黃色物質(zhì)，二氧化錳被還原為硫酸錳，此反應(yīng)的化學(xué)方程式為：MnO₂+ZnS+2H₂SO₄=MnSO₄+ZnSO₄+S↓+2H₂O；
故答案為：MnO₂+ZnS+2H₂SO₄=MnSO₄+ZnSO₄+S↓+2H₂O；
（2）①鋅可以和H⁺、Cu²⁺、Fe³⁺反應(yīng)，方程式為：Zn+2Fe³⁺=Zn²⁺+2Fe²⁺，故答案為：Zn+2Fe³⁺=Zn²⁺+2Fe²⁺；  
②X是MnO₂，MnO₂可將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，故答案為：將Fe²⁺氧化成Fe³⁺； 
③溶液中不能引入新的雜質(zhì)離子，溶液中含有錳離子和鋅離子，可加入MnCO₃或ZnCO₃ 或MnCO₃和ZnCO₃，可調(diào)節(jié)pH值，又不引入新的雜質(zhì)，
故答案為：MnCO₃或ZnCO₃ 或MnCO₃和ZnCO₃；
（3）①AlCl₃溶液和NaAlO₂溶液混合發(fā)生雙水解反應(yīng)生成AI（OH）₃沉淀，反應(yīng)的離子方程式為：Al³⁺+3AlO₂^-+6H₂O=4Al（OH）₃；
故答案為：Al³⁺+3AlO₂^-+6H₂O=4Al（OH）₃；
②反應(yīng)流程Ⅰ：由方程式可知生成4molAI（OH）₃需要1molAl³⁺和3molAlO₂^-，即由鋁單質(zhì)生成1molAl³⁺需要3mol鹽酸和由氫氧化鋁與氫氧化鈉反應(yīng)生成3molAlO₂^-需要3mol氫氧化鈉，生成nmol氫氧化鋁沉淀，即消耗的NaOH和HCl的理論量（mol）都為

3n

4

，
反應(yīng)流程Ⅱ，則得到同樣n molAl（OH）₃，根據(jù)NaAlO₂+4HCl=NaCl+AlCl₃+2H₂O，生成nmolmolAl（OH）₃消耗的HCl的理論量分別為4n mol，大于前流程的消耗量，Ⅰ流程消耗酸堿量少，故答案為：Ⅰ．

點評：本題是一道綜合題，題目難度較大，掌握鋁三角相關(guān)的方程式是解題的關(guān)鍵．