Question

某地有軟錳礦和閃鋅礦兩座礦山，它們的組成如下：
軟錳礦：MnO₂含量≥65%，SiO₂含量約20%，Al₂O₃含量約4%，其余為水分；
閃鋅礦：ZnS含量≥80%，F(xiàn)eS、CuS、SiO₂含量約7%，其余為水分．
科研人員開發(fā)了綜合利用這兩種資源的同槽酸浸工藝，工藝流程如下圖所示．
請回答下列問題：
（1）反應(yīng)Ⅰ的濾液中含有MnSO₄、ZnSO₄、CuSO₄、Fe₂（SO₄）₃、Al₂（SO₄）₃等．試完成反應(yīng)Ⅰ中生成CuSO₄和MnSO₄的化學(xué)方程式：MnO₂+CuS+______=______↓+______+CuSO₄+______．
（2）反應(yīng)Ⅱ加入適量鋅的作用是______；如果鋅過量，還會進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為______．

沉淀物	Fe（OH）3	Al（OH）3	Zn（OH）2
開始沉淀pH	2.3	4.0	5.4
完全沉淀pH	4.1	5.2	8.0

（3）反應(yīng)Ⅲ要調(diào)節(jié)pH生成Fe（OH）₃、Al（OH）₃，中過量的H⁺所使用的物質(zhì)是______，調(diào)節(jié)的pH范圍是______（pH數(shù)據(jù)見表）．
（4）本工藝可以循環(huán)利用的物質(zhì)有ZnCO₃、MnCO₃和______．

Answer 1

解：（1）依據(jù)流程圖分析判斷，反應(yīng)Ⅰ的濾液中含有MnSO₄、ZnSO₄、CuSO₄、Fe₂（SO₄）₃、Al₂（SO₄）₃等，軟錳礦和閃鋅礦中的MnO₂，CuS在酸性溶液中發(fā)生的氧化還原反應(yīng)生成生成CuSO₄和MnSO₄硫單質(zhì)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：MnO₂+CuS+2H₂SO₄=S↓+CuSO₄+MnSO₄+2H₂O，
故答案為：2H₂SO₄；S；MnSO₄；2H₂O；
（2）流程分析，反應(yīng)Ⅰ的濾液中含有MnSO₄、ZnSO₄、CuSO₄、Fe₂（SO₄）₃、Al₂（SO₄）₃等，加入鋅反應(yīng)生成銅，鋅的主要作用是加入適量和鐵離子反應(yīng)生成亞鐵離子，把銅離子轉(zhuǎn)化為銅除去；鋅過量會繼續(xù)反應(yīng)置換出鐵；反應(yīng)的離子方程式為：Zn+Fe²⁺=Fe+Zn²⁺，故答案為：將溶液中的硫酸銅轉(zhuǎn)化為銅；Zn+Fe²⁺=Fe+Zn²⁺；
（3）反應(yīng)Ⅲ要調(diào)節(jié)pH生成Fe（OH）₃、Al（OH）₃，依據(jù)圖表分析PH在 5.2～5.4范圍內(nèi)鐵離子和鋁離子全部沉淀，鋅離子不沉淀；由流程圖可知加入碳酸錳和碳酸鋅與溶液中的氫離子反應(yīng)用來調(diào)節(jié)溶液PH使鐵離子和鋁離子沉淀，故答案為：MnCO₃ 、ZnCO₃；5.2～5.4；
（4）依據(jù)流程圖可知能循環(huán)使用的物質(zhì)為ZnCO₃、MnCO₃和MnO₂，故答案為：MnO₂．
分析：（1）生成CuSO₄和MnSO₄的化學(xué)方程式是MnO₂，CuS在酸性溶液中發(fā)生的氧化還原反應(yīng)，氧化劑為MnO₂，被還原為硫酸錳，還原劑為CuS，被氧化為硫單質(zhì)同時生成硫酸銅，依據(jù)電子守恒和原子守恒寫出化學(xué)方程式判斷；
（2）流程圖分析，鋅的主要作用是加入適量和鐵離子反應(yīng)生成亞鐵離子，把銅離子轉(zhuǎn)化為銅除去；鋅過量會和亞鐵離子反應(yīng)生成鐵單質(zhì)；
（3）流程分析溶液調(diào)節(jié)PH使鐵離子和鋁離子全部沉淀加入碳酸錳、碳酸鋅反應(yīng)生成二氧化碳，調(diào)節(jié)溶液PH使鐵離子和鋁離子形成沉淀除去；
（4）可以循環(huán)利用的物質(zhì)是反應(yīng)過程中重復(fù)使用，最后又生成可以進(jìn)行循環(huán)使用．
點(diǎn)評：本題考查了物質(zhì)制備實驗方案的流程分析和產(chǎn)物判斷，分離方法，試劑選擇等知識，物質(zhì)性質(zhì)的中和應(yīng)用，流程的反應(yīng)物和產(chǎn)物分析，實驗?zāi)康睦斫馐墙忸}關(guān)鍵，題目難度中等．