Question

【題目】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。為了高效利用這兩種礦石，科研人員開發了綜合利用這兩種資源的同槽酸浸工藝，主要流程如下圖所示,回答下列問題:

（1）反應Ⅰ所得濾液中含有Mn2+、Zn2+、Cu2+、Fe3+、Al3+等金屬陰離子,所得濾液中含有S和______。為了提高硫酸“酸浸”時的浸出速率,可進行的操作是(至少兩條):_________。

（2）若反成Ⅱ加入的鋅過量,還會進一步發生反應的離子方程式方為_________。

（3）反應Ⅲ中加入MnO2的作用是（離子方程式表示)________；反應Ⅲ中加入MnCO3、ZnCO3的作用是________________。

（4）反應Ⅴ的電解總反應為:MnSO4+ZnSO4+2H2OMnO2+Zn+2H2SO4，寫出陽極的電極反應式________________。

（5）MnO2和Zn可按等物質的量之比生產鋅-錳干電池,則從生產MnO2和Zn的角度計算,所用軟錳礦和閃鏟礦的質量比大約是______。(保留小數點后兩位)

Answer 1

【答案】 SiO2 提高溫度、適量增加硫酸濃度、將礦石粉碎或攪拌或借助鼓風機等 Zn+Fe2+=Zn2++Fe 4H++MnO2+2Fe2+=Mn2++2Fe3++2H2O 調節pH,使Fe3+和Al3+沉淀，且不引入雜質 Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+ 1.03

【解析】（1）因為軟錳礦主要含有MnO2(約70%)、SiO2、Al2O3，閃鋅礦主要含有ZnS(約80%)、FeS、CuS、SiO2，反應Ⅰ中加H2SO4所得濾液中含有Mn2+、Zn2+、Cu2+、Fe3+、Al3+等金屬陽離子, SiO2不能和H2SO4反應，所得濾液中含有S和SiO2。為了提高硫酸“酸浸”時的浸出速率,可提高溫度、適量增加硫酸濃度、將礦石粉碎或攪拌或借助鼓風機等方法來加快反應速率。答案：SiO2 提高溫度、適量增加硫酸濃度、將礦石粉碎或攪拌或借助鼓風機等。

（2）若反成Ⅱ加入的鋅過量,還會與Fe2+發生反應，反應的離子方程式方為Zn+Fe2+=Zn2++Fe.

（3）反應Ⅲ中加入的MnO2是氧化劑，可以把Fe2+氧化成Fe3+，離子方程式為4H++MnO2+2Fe2+=Mn2++2Fe3++2H2O；反應Ⅲ中加入的MnCO3、ZnCO3可以和酸反應，所以可用來調節溶液的酸堿性，使Fe3+和Al3+沉淀，且不引入雜質。

（4）反應Ⅴ的電解總反應為:MnSO4+ZnSO4+2H2OMnO2+Zn+2H2SO4，陽極發生氧化反應失電子，其電極反應式Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+。

（5））據反應MnSO4+ZnSO4+2H2O＝MnO2+Zn+2H2SO4可知MnO2、Zn的物質的量之比為1：1，故可設軟錳礦、閃鋅礦的質量分別為x、y，得0.7x/87：0.8y/97＝1：1，故x：y=1.03.。所用軟錳礦和閃鏟礦的質量比大約是1.03。