Question

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：A是MnSO₄、ZnSO₄、Fe₂（SO₄）₃、Al₂（SO₄）₃的酸性混合液．

（1）A中属于还原产物的是

 

．
（2）加入MnCO₃、Zn₂（OH）₂CO₃的作用是

 

．
（3）请写出IV中电解的阳极反应式

 

．
（4）电解IV分离出的产物C的化学式是

 

．
（5）该生产中除得到MnO₂和Zn以外，还可得到的副产品有Na₂SO₄、Fe₂O₃和

 

．
（6）如果不考虑生产中的损耗，除矿石外，需购买的化工原料是

 

．（填名称）

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题,元素及其化合物

分析：分析流程软锰矿（含MnO₂约70%及Al₂O₃）和闪锌矿（含ZnS约80%及FeS）加入硫酸酸溶，加热酸浸过滤得到A为A是MnSO₄、ZnSO₄、Fe₂（SO₄）₃、Al₂（SO₄）₃的酸性混合液，加热过滤回收Fe₂O₃，Al₂O₃，加入碳酸钠沉淀锰离子和锌离子，得到滤液电解得到 二氧化锰和硫酸钠；
（1）比较信息①A与软锰矿中元素化合价的变化可知，A中还原产物为MnSO₄．
（2）由工艺流程可知，A中加入MnCO₃、Zn₂（OH）₂CO₃，A中的Fe³⁺、Al³⁺，经过一系列操作转化为氧化铁、氧化铝，Fe³⁺、Al³⁺沉淀时容易形成胶体，不利于氢氧化铁、氢氧化铝沉降；
（3）依据电解原理分析，IV中电解的阳极反应为锰离子失电子生成二氧化锰，结合电荷守恒书写；
（4）操作Ⅰ加热、浸取需要硫酸，由②可知C为硫酸，循环利用；
（5）根据流程图不难得出副产物有Na₂SO₄、Fe₂O₃和硫、氧化铝等；
（6）除矿石外，需加入的物质，就是要购买的化工原料．

解答： 解：（1）比较信息①A与软锰矿中元素化合价的变化可知，Mn元素化合价由+4价降低为+2价，所以A中还原产物为MnSO₄．
故答案为：MnSO₄．
（2）由工艺流程可知，MnCO₃、Zn₂（OH）₂CO₃的作用就是调节pH，使Fe³⁺、Al³⁺沉淀完全；
故答案为：增大溶液的pH，使Fe³⁺和 Al³⁺生成沉淀；
（3）依据电解原理分析，IV中电解的阳极反应为锰离子失电子生成二氧化锰，结合电荷守恒书写得到阳极反应式为：Mn²⁺+2H₂O-2e^-=MnO₂+4H⁺；
故答案为：Mn²⁺+2H₂O-2e^-=MnO₂+4H⁺；
（4）操作Ⅰ加热、浸取需要硫酸，由②可知C为硫酸，循环利用，电解IV分离出的产物C的化学式是H₂SO₄；
故答案为：H₂SO₄；
（5）生产中除得到MnO₂和Zn以外，还可得到的副产品有Na₂SO₄、Fe₂O₃，根据流程图可知，副产物有硫、氧化铝．
故答案为：Al₂O₃、S；
（6）根据流程图可知，需要加入碳酸钠、硫酸，所以除矿石外，需购买的化工原料是碳酸钠、硫酸．
故答案为：碳酸钠、硫酸．

点评：本实验的目的是制备二氧化锰与锌，因而需要把氧化铝、铁元素、硫元素除去．据此考查学生对工艺流程的理解、物质性质、氧化还原反应、分离提纯基本操作、化学计算等，难度中等，关键是掌握整个制备流程原理，要求学生要有扎实的基础知识和灵活应用知识解决问题的能力．