Question

4．以軟錳礦（主要成份為MnO₂和SiO₂，含少量Al₂O₃）和閃鋅礦（主要成份ZnS和SiO₂，含少量FeS、CuS）為原料生產(chǎn)MnO₂、鋅及副產(chǎn)品Cu的工藝流程如下：

（1）試劑X的化學式為H₂SO₄．
（2）已知MnO₂具有強氧化性，濾渣Y中含有一種單質(zhì)，該單質(zhì)是S；步驟③MnO₂的作用是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺．
（3）步驟②加Zn粉時，Zn與Fe₂（SO₄）₃溶液反應(yīng)的離子方程式為Zn+2Fe³⁺═Zn²⁺+2Fe²⁺．
（4）步驟④發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為MnCO₃+2H⁺═Mn²⁺+CO₂↑+H₂O．
（5）已知：K_sp[ZnS]=2×10^-22，K_sp[MnS]=2×10^-10
K_sp[ZnCO₃]=1.4×10^-11，K_sp[MnCO₃]=1.8×10^-11
請利用上述數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)pH用MnCO₃而不用MnS的原因是硫化鋅的溶度積較小，若加入MnS調(diào)節(jié)pH時，可能會使鋅離子轉(zhuǎn)化成硫化鋅沉淀．
（6）濾渣Z除MnCO₃、ZnCO₃外，主要成分為Al（OH）₃ Fe（OH）₃．
（7）步驟⑤的電解產(chǎn)物Zn、MnO₂、H₂SO₄的物質(zhì)的量之比是1：1：2．

Answer 1

分析 以軟錳礦（主要成份為MnO₂和SiO₂，含少量Al₂O₃）和閃鋅礦（主要成份ZnS和SiO₂，含少量FeS、CuS）為原料生產(chǎn)MnO₂、鋅及副產(chǎn)品Cu，軟錳礦和閃鋅礦粉碎后加入試劑X為硫酸酸溶后得到濾渣Y為S、SiO₂，得到濾液主要含有MnSO₄、ZnSO₄、Al₂（SO₄）₃、Fe₂（SO₄）₃、CuSO₄等，加入過量的鋅粉過濾得到濾渣為Cu、Zn，濾液為MnSO₄、ZnSO₄、Al₂（SO₄）₃、FeSO₄，加入MnO₂氧化亞鐵離子為鐵離子，加入MnCO₃調(diào)節(jié)溶液PH沉淀鋁離子、鐵離子、鋅離子和部分錳離子，過濾得到沉淀主要為MnCO₃、ZnCO₃、Al（OH）₃ Fe（OH）₃、濾液為MnSO₄、ZnSO₄，電解混合溶液得到Zn、MnO₂、H₂SO₄，據(jù)此分析判斷，

解答 解：（1）分析可知X為H₂SO₄，
故答案為：H₂SO₄；
（2）MnO₂具有強氧化性，硫離子被也會為硫單質(zhì)，濾渣Y中含有一種單質(zhì)為S，步驟③MnO₂的作用是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，
故答案為：S；將Fe²⁺氧化為Fe³⁺；
（3）步驟②加Zn粉時，Zn與Fe₂（SO₄）₃溶液反應(yīng)的離子方程式為：Zn+2Fe³⁺═Zn²⁺+2Fe²⁺，
故答案為：Zn+2Fe³⁺═Zn²⁺+2Fe²⁺；
（4）步驟④發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：MnCO₃+2H⁺═Mn²⁺+CO₂↑+H₂O，
故答案為：MnCO₃+2H⁺═Mn²⁺+CO₂↑+H₂O；
（5）調(diào)節(jié)pH用MnCO₃而不用MnS的原因是：K_sp[ZnS]=2×10^-22，K_sp[MnS]=2×10^-10，K_sp[ZnCO₃]=1.4×10^-11，K_sp[MnCO₃]=1.8×10^-11，硫化鋅的溶度積較小，若加入MnS調(diào)節(jié)pH時，可能會使鋅離子轉(zhuǎn)化成硫化鋅沉淀，
故答案為：硫化鋅的溶度積較小，若加入MnS調(diào)節(jié)pH時，可能會使鋅離子轉(zhuǎn)化成硫化鋅沉淀；
（6）濾渣Z除MnCO₃、ZnCO₃外，主要成分為Al（OH）₃；Fe（OH）₃，
故答案為：Al（OH）₃；Fe（OH）₃；
（7）電解MnSO₄、ZnSO₄混合溶液，陽極電極反應(yīng)Mn²⁺-2e^-+2H₂O=MnO₂+4H⁺，陰極電極反應(yīng)為Zn²⁺+2e^-=Zn，電子守恒得到步驟⑤的電解產(chǎn)物Zn、MnO₂、H₂SO₄的物質(zhì)的量之比是1：1：2，
故答案為：1：1：2．

點評 本題考查了物質(zhì)分離提純的實驗過程分析、物質(zhì)性質(zhì)、離子沉淀條件、氧化還原反應(yīng)的應(yīng)用、電極原理等知識點，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．