Question

某化工廠以軟錳礦、閃鋅礦（除主要成分為MnO₂、ZnS外還含有少量的FeS、CuS、Al₂O₃等物質）為原料制取Zn和MnO₂．
（1）在一定條件下，將這兩種礦粉在硫酸溶液中相互作用，配平如下的化學方程式：MnO₂+FeS+H₂SO₄=MnSO₄+Fe₂（SO₄）₃+S+H₂O
（2）將所得含有Mn²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺、Al³⁺、Zn²⁺的酸性溶液按如圖甲的工業流程進行操作處理得溶液（IV），電解溶液（IV）即得MnO₂和Zn．

a、操作①中加Zn粉后發生反應的離子方程式為______．
b、操作②中加入適量X的作用是什么______；X的首選物的化學式是：______．
c、操作③中所加碳酸鹽的化學式是______．
（3）為了從上述流程中產生的Fe（OH）₃、Al（OH）₃沉淀混合物中回收Al（OH）₃，工廠設計了如圖乙的有關流程圖．
a、AlCl₃溶液和NaAlO₂溶液反應生成AI（OH）₃的離子方程式為______．若總共得到n molAl（OH）₃，則消耗的NaOH和HCl的理論量（mol）分別為______、______．
b、若使用如圖丙流程回收處理，請比較兩個流程消耗酸堿的用量？______．

Answer 1

解：（1）此反應的化學方程式為：3MnO₂+2FeS+6H₂SO₄=3MnSO₄+1Fe₂（SO₄）₃+2S+6H₂O，故答案為：3；2；6；3；1；2；6；
（2）a．鋅可以Cu²⁺和Fe³⁺反應，方程式為：Zn+Cu²⁺=Zn²⁺+Cu； Zn+2Fe³⁺=Zn²⁺+2Fe²⁺，故答案為：Zn+Cu²⁺=Zn²⁺+Cu； Zn+2Fe³⁺=Zn²⁺+2Fe²⁺；
b．X是MnO₂，MnO₂可將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，故答案為：將Fe²⁺氧化成Fe³⁺； 是MnO₂；
c．溶液中不能引入新的雜質離子，溶液中含有錳離子和鋅離子，可加入MnCO₃或ZnCO₃ 或MnCO₃和ZnCO₃，可調節pH值，又不引入新的雜質，
故答案為：MnCO₃或ZnCO₃ 或MnCO₃和ZnCO₃；
（3）a．AlCl₃溶液和NaAlO₂溶液反應生成AI（OH）₃的離子方程式為Al³⁺+3AlO₂^-+6H₂O=4Al（OH）₃；由方程式可知生成4molAI（OH）₃需要1molAl³⁺和3molAlO₂^-，即由鋁單質生成1molAl³⁺需要3mol鹽酸和由氫氧化鋁與氫氧化鈉反應生成3molAlO₂^-需要3mol氫氧化鈉，即消耗的NaOH和HCl的理論量（mol）都為，
故答案為：Al³⁺+3AlO₂^-+6H₂O=4Al（OH）₃； 、；
b．如丙流程，則得到同樣n molAl（OH）₃，根據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，故答案為：如按丙流程，則得到同樣n molAl（OH）₃，消耗的NaOH、HCl的理論量分別為n mol，大于前流程的消耗量，相對而言，前流程更符合節約的原則．
分析：（1）配平化學方程式時，前后原子的種類和個數不變；
（2）a．鋅可以Cu²⁺和Fe³⁺反應；
b．MnO₂可將Fe²⁺氧化成Fe³⁺；
c．溶液中不能引入新的雜質離子；
（3）a．AlCl₃溶液和NaAlO₂溶液反應生成AI（OH）₃； 由方程式可知生成4molAI（OH）₃需要1molAl³⁺和3molAlO₂^-；
b．如按丙流程，則得到同樣n molAl（OH）₃，消耗的NaOH、HCl的理論量分別為n mol，大于前流程的消耗量，相對而言，前流程更符合節約的原則；
點評：本題是一道綜合題，題目難度較大，掌握鋁三角相關的方程式是解題的關鍵．