Question

【題目】某化工廠用軟錳礦(含MnO2及少量Al2O3)和閃鋅礦(含ZnS及少量FeS，兩者均難溶于水)聯合生產Zn、MnO2，其部分生產流程如圖：

已知：過濾(Ⅱ)所得濾液是MnSO4、ZnSO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3的混合液。

（1）加熱、浸取時所加礦石均需粉碎，其目的是______。

（2）寫出FeS和MnO2和稀硫酸反應的離子方程式______。

（3）試劑X的作用是調節溶液的pH以除去雜質離子，試劑X最好選用______。(填選項字母).

A.Zn2(OH)2CO3 B.Na2CO3 C.NH3·H2O

過濾IV所得濾渣的主要成分為_____。

（4）電解(Ⅴ)中陽極的電極反應式為_____。

（5）Zn和MnO2是制作電池的原料。某鋅-錳堿性電池以KOH溶液為電解質溶液，其電池總反應式為：Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)=Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)。該電池的正極的電極反應式為_____。

Answer 1

【答案】加快反應（浸取）速率 2FeS+3MnO2+12H+=2Fe3++2S↓+3Mn2++6H2O A Fe(OH)3和Al(OH)3 Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+ 2MnO2(s)+H2O(l)+2e-=Mn2O3(s)+2OH-

【解析】

用軟錳礦(含MnO2及少量Al2O3)和閃鋅礦(含ZnS及少量FeS)聯合生產Zn、MnO2，首先加入稀硫酸加熱、浸取，過濾(Ⅱ)所得濾液主要含MnSO4、ZnSO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3，濾渣為二氧化錳氧化-2價的S元素得到的S單質；之后加入試劑X調節pH并加熱以生成Fe(OH)3、Al(OH)3；過濾得到濾液含MnSO4、ZnSO4，加入硫酸后電解得到鋅和二氧化錳，

(1)粉碎處理可以增大固體與溶液的接觸面積，從而加快浸取速率；

(2)根據流程可知，酸性環境下二氧化錳將FeS氧化成Fe3+和S單質，結合電子守恒和元素守恒可得離子方程式為：2FeS+3MnO2+12H+=2Fe3++2S↓+3Mn2++6H2O；

(3)試劑X為了使溶液的pH值增大，其溶液應為堿性，且在除去Fe3+和Al3+的同時不能引入新的雜質，Na2CO3和NH3·H2O雖顯堿性，但是會引入新的雜質鈉離子和銨根還需要其他工藝除去，因此X最好選用Zn2(OH)2CO3，即選A，濾渣主要為Fe(OH)3和Al(OH)3；

(4)電解池中陽極發生氧化反應，根據產物Zn和MnO2可知MnO2為氧化產物，所以陽極反應為Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+；

(5)根據電極反應式Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)=Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)，可知該電池放電過程中MnO2被還原，所以正極材料為MnO2，發生還原反應，電極反應式為2MnO2(s)+H2O(l)+2e-=Mn2O3(s)+2OH-。