Question

【題目】工業(yè)上通過電解MnSO4和ZnSO4制取Zn和MnO2，原料為軟錳礦和閃鋅礦。軟錳礦主要含有MnO2(約70%)、SiO2、Al2O3，閃鋅礦主要含有ZnS(約80%)、FeS、CuS、SiO2。

I．（1）為了測量軟錳礦中MnO2含量的測定，現(xiàn)將14.5g軟錳礦溶于足量的稀硫酸中，加入足量的碘化鉀晶體，充分反應后，過濾，將濾液加水稀釋至1L，取25.00ml該溶液于錐形瓶中，滴入幾滴淀粉溶液作指示劑，用0.1000mol·L﹣1的標準Na2S2O3溶液滴定，消耗標準液50.00ml，則軟錳礦中MnO2含量____。（已知：2KI+2H2SO4+MnO2=I2+2H2O+MnSO4+K2SO4；I2+2S2O32﹣=2I﹣+S4O62﹣）

Ⅱ．研人員開發(fā)了綜合利用這兩種資源的同槽酸浸工藝，工藝流程如圖所示。請回答下列問題：

（2）反應Ⅰ后過濾所得濾液中含有有Mn2+、Zn2+、Cu2+、Fe3+、Al3+等金屬陽離子。試寫出反應Ⅰ中生成CuSO4的化學方程式____________。

（3）若反成Ⅱ加入的鋅過量,還會進一步發(fā)生反應的離子方程式為_________。

（4）反應Ⅲ中加入MnO2的作用是（離子方程式表示)______________________。

（5）反應Ⅴ的條件是電解，電解時均用惰性電極，陽極發(fā)生的電極反應可表示為__________。

（6）圖是Na2SO4和Na2SO4·10H2O的溶解度曲線（g/100g水），則Ⅳ中得到Na2SO4固體的操作是：將分離出MnCO3和ZnCO3后的濾液升溫結(jié)晶→___→用乙醇洗滌→干燥．用乙醇洗滌而不用水洗的原因是___________。

Answer 1

【答案】60% MnO2 + CuS+ 2H2SO4 = S↓+ MnSO4+ CuSO4+ 2H2O Zn+Fe2+=Zn2++Fe 或 Zn+Mn2+=Zn2++Mn 4H++MnO2+2Fe2+=Mn2++2Fe3++2H2O Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+ 趁熱過濾 防止Na2SO4固體因溶解而減少；避免形成結(jié)晶水合物

【解析】

（1）2KI+2H2SO4+MnO2=I2+2H2O+MnSO4+K2SO4；I2+2S2O32﹣=2I﹣+S4O62﹣，

MnO2～I2～2S2O32-，

1 2

n 0.1000molL-1×0.050L

n=0.0025mol，1L溶液中含MnO2物質(zhì)的量=0.0025mol×=0.1mol，則軟錳礦中MnO2含量=×100%=60%；

（2）依據(jù)流程圖分析判斷，反應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)生的氧化還原反應生成生成CuSO4、MnSO4和硫單質(zhì)，反應的化學方程式為：MnO2+CuS+2H2SO4=S+CuSO4+MnSO4+2H2O；

（3）流程分析，反應Ⅰ的濾液中含有MnSO4、ZnSO4、CuSO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3等，加入鋅反應生成銅，鋅的主要作用是與鐵離子反應生成亞鐵離子、把銅離子轉(zhuǎn)化為銅除去；鋅過量會繼續(xù)反應置換出鐵（或錳）；反應的離子方程式為：Zn+Fe2+=Fe+Zn2+（或Zn+Mn2+=Mn+Zn2+）；

（4）反應Ⅲ中加入MnO2的作用是將Fe2+氧化為Fe3+，發(fā)生的反應離子方程式為4H++MnO2+2Fe2+=Mn2++2Fe3++2H2O；

（5）反應Ⅴ的條件是電解，電解時均用惰性電極，二氧化錳是在陽極錳離子失電子生成，故陽極發(fā)生的電極反應可表示為：Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+；

（6）圖象分析可知溫度較高時析出硫酸鈉且濃度越高其溶解度越小，溫度低時析出硫酸鈉結(jié)晶水合物晶體，所以需要趁熱過濾；洗滌晶體時用乙醇洗滌避免形成結(jié)晶水合物，故答案為：趁熱過濾，防止Na2SO4固體因溶解而減少；避免形成結(jié)晶水合物Na2SO410H2O晶體。