Question

【题目】工业上通过电解MnSO4和ZnSO4制取Zn和MnO2，原料为软锰矿和闪锌矿，软锰矿中含MnO2约a%，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。

I．（1）为了测量软锰矿中MnO2含量的测定，现将14．5g软锰矿溶于足量的稀硫酸中，加入足量的碘化钾晶体，充分反应后，过滤，将滤液加水稀释至1L，取25．00ml该溶液于锥形瓶中，滴入几滴淀粉溶液作指示剂，用0．1000molL﹣1的标准Na2S2O3溶液滴定，消耗标准液50．00ml，则软锰矿中MnO2含量 。（已知：2KI+2H2SO4+MnO2=I2+2H2O+MnSO4+K2SO4； I2+2S2O32﹣=2I﹣+S4O62﹣）

Ⅱ．研人员开发了综合利用这两种资源的同槽酸浸工艺，工艺流程如图1所示。

请回答下列问题：

（2）反应I的滤液中含有MnSO4、ZnSO4、CuSO4、Fe2（SO4）3、Al2（SO4）3等．试完成反应I中生成CuSO4和MnSO4的化学方程MnO2+CuS+ = + +CuSO4+MnSO4。

（3）反应Ⅱ加入适量锌的作用是 ；如果锌过量，还会进一步发生反应的离子方程式为 。

（4）图2是Na2SO4和Na2SO410H2O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→干燥．用乙醇洗涤而不用水洗的原因是 。

（5）用惰性电极电解MnSO4和ZnSO4制得Zn和MnO2的总反应是： 。

（6）本工艺可以循环利用的物质除MnO2、MnCO3、ZnCO3以外，还有 （写化学式）。

Answer 1

【答案】（1）60%；

（2）2H2SO4；S；2H2O；

（3）将溶液中的硫酸铜转化为铜；Zn+Fe2+=Fe+Zn2+或Zn+Mn2+=Mn+Zn2+；

（4）趁热过滤，防止Na2SO4固体因溶解而减少，防止Na2SO4固体转变为Na2SO410H2O晶体；

（5）MnSO4+ZnSO4+2H2OZn+MnO2+2H2SO4；

（6）Zn

【解析】

试题分析：（1）2KI+2H2SO4+MnO2=I2+2H2O+MnSO4+K2SO4；I2+2S2O32﹣=2I﹣+S4O62﹣，则

MnO2～I2～2S2O32﹣

1 2

n 0．1000molL﹣1×0．050L

解得n=0．0025mol

1L溶液中含MnO2物质的量=0．0025mol×=0．1mol

则软锰矿中MnO2含量=×100%=60%；

（2）依据流程图分析判断，反应Ⅰ的滤液中含有MnSO4、ZnSO4、CuSO4、Fe2（SO4）3、Al2（SO4）3等，软锰矿和闪锌矿中的MnO2，CuS在酸性溶液中发生的氧化还原反应生成生成CuSO4和MnSO4硫单质，反应的化学方程式为：MnO2+CuS+2H2SO4=S↓+CuSO4+MnSO4+2H2O；

（3）流程分析，反应Ⅰ的滤液中含有MnSO4、ZnSO4、CuSO4、Fe2（SO4）3、Al2（SO4）3等，加入锌反应生成铜，锌的主要作用是加入适量和铁离子反应生成亚铁离子，把铜离子转化为铜除去；锌过量会继续反应置换出铁；反应的离子方程式为：Zn+Fe2+=Fe+Zn2+或Zn+Mn2+=Mn+Zn2+；

（4）图像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；

（5）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，电极反应为：Zn2++2e﹣=Zn；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+，反应的化学方程式为：MnSO4+ZnSO4+2H2OZn+MnO2+2H2SO4；

（6）依据流程图可知能循环使用的物质为Zn、ZnCO3、MnCO3和MnO2。