Question

【題目】干電池是日常生活中常用的電池，原料為Zn和MnO2。某工廠用軟錳礦(含MnO2約70%及雜質Al2O3)和閃鋅礦(含ZnS約80%及少量FeS雜質)共同生產。流程如下：

已知：①A是ZnSO4、MnSO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3的混合液。

②Ⅳ中反應的方程式為：MnSO4＋ZnSO4＋2H2O MnO2＋Zn＋2H2SO4。

（1）混合物A中，屬于還原產物的是______(填化學式)。

（2）加入X的作用是_____________________。已知溶液中各離子開始沉淀的pH如表所示，則加入X后，溶液pH應調整到_____(填字母)。

A．4.5 B．8.0 C．6.5 D．9.0

離子	開始沉淀pH	完全沉淀pH
Fe3＋	2.3	3.2
Al3＋	4.2	5.4
Zn2＋	7.2	8.0
Mn2＋	8.3	9.8

步驟Ⅱ加熱的原因是____________________。適宜作為X加入步驟Ⅱ的物質為______(填字母)。

A．MnCO3 B．Zn2(OH)2CO3 C．NaOH D．KOH

（3）生產過程中除礦石外，還有哪些原料需要購買？____________(填化學式)。

（4）若要從步驟Ⅳ的過濾中得到芒硝晶體(Na2SO4·10H2O)，則需要進行的實驗操作有________、________、過濾、洗滌、干燥等。

Answer 1

【答案】MnSO4 增大溶液的pH，使Fe3+和Al3+均生成沉淀 C 促進Fe3+和Al3+完全沉淀 AB Na2CO3和H2SO4 蒸發濃縮 冷卻結晶

【解析】

軟錳礦(含MnO2約70%及Al2O3)和閃鋅礦(含ZnS約80%及FeS)加入硫酸酸溶，加熱酸浸過濾，濾渣為S，反應中S元素的化合價升高被氧化，所以MnO2被還原為+2價錳離子，則得到的A為MnSO4、ZnSO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3的酸性混合液，酸性混合溶液A中加入X，加熱灼燒得到Fe2O3，Al2O3，因此X是調節溶液的pH，使鐵離子和鋁離子水解生成氫氧化物沉淀，灼燒濾渣得到Fe2O3，Al2O3，濾液B中加入碳酸鈉沉淀錳離子和鋅離子，得到的濾液電解得到二氧化錳、鋅和硫酸鈉，據此分析解答。

(1) 軟錳礦(含MnO2約70%及Al2O3)和閃鋅礦(含ZnS約80%及FeS)加入硫酸酸溶，加熱酸浸過濾，濾渣為S，反應中S元素的化合價升高被氧化，所以MnO2被還原為+2價錳離子，結合A為MnSO4、ZnSO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3的酸性混合液，因此A中還原產物為MnSO4，故答案為：MnSO4；

(2)由工藝流程圖可知，A中加入的試劑X是用來調節溶液的pH，使A中的Fe3+、Al3+轉化為沉淀，而Mn2+、Zn2+不能沉淀，根據表格數據可知，調節pH在5.4～7.2之間，加熱能促進Fe3+、Al3+水解完全沉淀，為了不引入新雜質，X可以為MnCO3或Zn2(OH)2CO3，故答案為：增大溶液的pH，使Fe3+和Al3+均生成沉淀；C；促進Fe3+和Al3+完全沉淀；AB；

(3)根據流程圖可知需要的原料有硫酸和碳酸鈉，所以生產過程中除礦石外，還需要購買的原料是Na2CO3和H2SO4，故答案為：Na2CO3和H2SO4；

(4)要從Na2SO4溶液中得到芒硝(Na2SO410H2O)，需進行的操作有：蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥等，故答案為：蒸發濃縮；冷卻結晶。