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软锰矿中含MnO₂约70%，SiO₂约20%，Al₂O₃约4%，其余为水分；闪锌矿中含ZnS约80%，FeS、CuS、SiO₂共约7%，其余为水分．科研人员开发了综合利用这两种资源的同槽酸浸工艺，制取Zn、MnO₂和Na₂SO₄．其工艺流程如下：

沉淀物 Fe（OH）₃ Al（OH）₃ Zn（OH）₂
开始沉淀pH 2.3 4.0 5.4
完全沉淀pH 4.1 5.2 8.0
（1）Ⅰ的滤液中含有MnSO₄、ZnSO₄、CuSO₄、Fe₂（SO₄）₃、Al₂（SO₄）₃等．写出MnO₂、CuS与硫酸反应的化学方程式：
．
（2）Ⅲ中调节溶液的pH至5.2～5.4，此时生成沉淀M的成分为（写化学式）；Ⅲ中加入MnO₂的作用是．
（3）如图是Na₂SO₄和Na₂SO₄?10H₂O的溶解度曲线（g/100g水），则Ⅳ中得到Na₂SO₄固体的操作是：将分离出MnCO₃和ZnCO₃后的滤液升温结晶、、用乙醇洗涤后干燥．乙醇洗涤而不用水洗的原因是．
（4）Ⅴ是用惰性电极电解制得Zn和MnO₂，则阳极的电极反应式为．
（5）绿色化学思想在本工艺中得到了充分体现，在本工艺流程中可循环使用的物质有：MnO₂、ZnCO₃、MnCO₃、和（写化学式）．

解：（1）流程图分析生成沉淀硫，MnO₂、CuS与硫酸反应生成MnSO₄、CuSO₄、H₂O，配平书写化学方程式为：MnO₂+CuS+2H₂SO₄=S↓+MnSO₄+CuSO₄+2H₂O，
故答案为：MnO₂+CuS+2H₂SO₄=S↓+MnSO₄+CuSO₄+2H₂O；
（2）图表数据分析，pH至5.2～5.4时铁离子和铝离子全部沉淀；Ⅲ中加入MnO₂的作用是做氧化剂氧化亚铁离子易于调节溶液PH全部沉淀，
故答案为：Fe（OH）₃、Al（OH）₃；将Fe²⁺氧化成Fe³⁺；
（3）图象分析可知温度高时析出硫酸钠，温度低时析出硫酸钠结晶水合物晶体，所以需要趁热过滤；洗涤晶体时用乙醇洗涤避免形成结晶水合物，
故答案为：趁热过滤，防止形成 Na₂SO₄?10H₂O；
（4）流程图中得到产物为二氧化锰和锌分析，得到锌是锌离子在阴极得到电子析出；二氧化锰是在阳极锰离子失电子生成，电极反应为：Mn²⁺-2e^-+2H₂O=MnO₂+4H⁺；
故答案为：Mn²⁺-2e^-+2H₂O=MnO₂+4H⁺；
（5）依据流程图中物质的反应和物质的生成分析可知锌、硫酸是可以循环使用的试剂，故答案为：Zn；H₂SO₄；
分析：（1）依据流程图分析生成沉淀硫，MnO₂、CuS与硫酸反应生成MnSO₄、CuSO₄、H₂O，分析可知发生氧化还原反应；
（2）依据图表数据分析，pH至5.2～5.4时铁离子和铝离子全部沉淀；Ⅲ中加入MnO₂的作用是做氧化剂氧化亚铁离子；
（3）依据图象的溶解度随温度变化分析判断，得到硫酸钠的适宜条件，注意溶解度的影响；
（4）流程图中得到产物为二氧化锰和锌分析，得到锌是锌离子在阴极得到电子析出；二氧化锰是在阳极失电子生成；
（5）在流程图中做为原料参加反应，过程中最后生成的物质是可以循环利用的物质分析判断．
点评：本题考查了物质制备实验的分析判断，物质溶解性的理解应用，电解原理的应用判断．电极反应的产物判断和电极反应书写，题目难度较大．

练习册系列答案

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（2011?湖南模拟）某工厂用软锰矿（含MnO₂约70%及少量Al₂O₃）和闪锌矿（古ZnS约80%及少量FeS）共同生产MnO₂和Zn（干电池原料）生产工艺如下：
已知：①A是MnSO₄、ZnSO₄、Fe₂（SO₄）₃、Al₂（SO₄）₃的混合液．
②IV中的电解反应式为：MnSO₄+ZnSO₄+2H₂O═MnO₂+Zn+2H₂SO₄（1）A中属于还原产物的是

MnSO₄

．
（2）Ⅱ中加入MnCO₃、Zn₂（OH）₂CO₃的作用是

增大溶液的PH，使Fe³⁺和Al³⁺均生成沉淀

；
Ⅱ需要加热的原因是

促进Fe³⁺和Al³⁺的水解

；C的化学式是

H₂SO₄

．
（3）该生产中除得到MnO₂和Zn以外，还可得到的副产品是

Fe₂O₃、Al₂O₃、S、Na₂SO₄

．
（4）如果不考虑生产中的损耗，除矿石外，需购买的化工原料是

纯碱和硫酸

．
（5）从生产MnO₂和Zn的角度计算，软锰矿和闪锌矿的质量比大约是

1.03

．

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科目：高中化学 来源： 题型：

（2008?佛山一模）某工厂用软锰矿（含MnO₂约70%及Al₂O₃）和闪锌矿（含ZnS约80%及FeS）共同生产MnO₂和Zn（干电池原料）：
已知①A是MnSO₄、ZnSO₄、Fe₂（SO₄）₃、Al₂（SO₄）₃的混合液．②IV中的电解反应式为MnSO₄+ZnSO₄+2H₂O

电解

MnO₂+Zn+2H₂SO₄．

（1）A中属于还原产物的是

MnSO₄

．
（2）MnCO₃、Zn₂（OH）₂CO₃的作用是

调节溶液的pH，使Fe³⁺和Al³⁺生成沉淀

；II需要加热的原因是

加速沉淀生成，防止胶体出现，并使形成胶体的氢氧化铝和氢氧化铁也生成沉淀

；C的化学式是

H₂SO₄

．
（3）该生产中除得到MnO₂和Zn以外，还可得到的副产品是

硫、氧化铁、氧化铝

．
（4）如果不考虑生产中的损耗，除矿石外，需购买的化工原料是

碳酸钠、硫酸

．
（5）要从Na₂SO₄溶液中得到芒硝（Na₂SO₄?10H₂O），需进行的操作有蒸发浓缩、

冷却结晶

、过滤、洗涤、干燥等．
（6）从生产MnO₂和Zn的角度计算，软锰矿和闪锌矿的质量比大约是

1.03

．

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科目：高中化学 来源：2013-2014学年云南省高三上学期期末考试理综化学试卷（解析版） 题型：填空题

某工厂用软锰矿（含MnO₂约70%及Al₂ O₃）和闪锌矿（含ZnS约80%及FeS）共同生产MnO₂，和Zn（干电池原料）。流程如下：

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

②IV中的电解反应式为MnSO₄+ZnSO₄+2H₂O MnO₂+Zn +2H₂SO₄。

（1）A中属于还原产物的是。

（2）加入MnCO₃、Zn₂(OH)₂CO₃的作用是：C的化学式是。

（3）该生产中除得到Na₂SO₄、S等副产品外，还可得到的副产品是。

（4）副产品S可用于制硫酸，转化过程是：S→SO₂→SO₃→H₂SO₄。写出第二步转化的化学方程式。

（5）要从Na2SO4溶液中得到芒硝（ Na₂SO₄．10H₂O），需进行的操作有蒸发浓缩、、

过滤、洗涤、干燥等。

（6）从生产MnO₂和Zn的角度计算，软锰矿和闪锌矿投料的质量比大约是。

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科目：高中化学 来源：2012-2013学年广东省韶关市高三第一次模拟考试理综化学试卷（解析版） 题型：填空题

软锰矿中含MnO₂约70%，SiO₂约20%，Al₂O₃约4%，其余为水分；闪锌矿中含ZnS约80%，FeS、CuS、SiO₂共约7%，其余为水分。科研人员开发了综合利用这两种资源的同槽酸浸工艺，制取Zn、MnO₂和Na₂SO₄。其工艺流程如下：

（1）I的滤液中含有MnSO₄、ZnSO₄、CuSO₄、Fe₂(SO₄)₃、Al₂(SO₄)₃等。写出MnO₂、CuS与硫酸反应的化学方程式：；

（2）已知Fe(OH)₃、Al(OH)₃、Zn(OH)₂三种物质开始沉淀和完全沉淀时溶液的pH如下表：

沉淀物	Fe(OH)₃	Al(OH)₃	Zn(OH)₂
开始沉淀pH	2.3	4.0	5.6
完全沉淀pH	4.1	5.2	8.0

则III中调节溶液的pH至5.2～5.4，此时生成沉淀M的成分为（写化学式），III中加入MnO₂的作用是；

（3）Na₂SO₄和Na₂SO₄·10H₂O的溶解度曲线（g/100g水）如图，则IV中得到Na₂SO₄固体的操作是：将分离出MnCO₃和ZnCO₃后的滤液升温结晶、、用乙醇洗涤后干燥。用乙醇洗涤而不用水洗的原因是；

（4）V是用惰性电极电解制得Zn和MnO₂，则阳极的电极反应式为；

（5）绿色化学思想在本工艺中得到了充分体现，在本工艺流程中可循环使用的主要物质有：MnO₂、ZnCO₃、MnCO₃、和（写化学式）。

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同步练习册答案

沉淀物	Fe（OH）₃	Al（OH）₃	Zn（OH）₂
开始沉淀pH	2.3	4.0	5.4
完全沉淀pH	4.1	5.2	8.0

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