Question

【题目】生 产MnO2和Zn的工艺简化流程如图所示(中间产物的固体部分已经略去):

软锰矿: MnO2含量≥65%；Al2O3含量为4%。闪锌矿: ZnS含量≥80%； FeS、CuS、CdS含量各为2%。 滤液B中含金属离子: Zn2+、Mn2+、 Fe2+、Al3+。

试回答下列问题:

（1）步骤①中软锰矿、闪锌矿与硫酸溶液共热时可析出硫，且金属元素转化为相应的硫酸盐(铁元素以+3价存在)。 其中MnO2和FeS发生的离子方程式为___________________________。

（2）步骤③ 中的MnO2也可用下列___________________物质代替(不考虑Mn2+的反应)

A.KMnO4 固体 B.H2O2 C.浓硝酸 D.新制氯水

（3） 步骤⑤电解过程中阳极的电极反应式为___________________________。

（4）加入化合物C后可得纯净的ZnSO4 、MnSO4溶液，C可以是ZnO或Zn(OH)2，Mn (OH)2 或MnCO3,

则产品D为___________________________(填化学式)。

（5）I .将制得的MnO2(s)与KOH(s)、KClO3(s)(按比例混合，加热熔融(不断搅拌)可得KCl和K2MnO4的固体混合物；

II.再用5%的KOH溶液溶解得绿色(MnO42-)溶液；

III.向绿色溶液中通入适量的CO2后，将溶液加热，并趁热滤去残渣( 含MnO2(s)]；

IV.将滤液蒸发浓缩、冷却结品、过滤、洗涤、干燥得紫色KMnO4晶体。

①第III步操作中“趁热过滤”的目的是___________________________。

② 写出III中生成KMnO4的化学程式__________________________________。

③III中需控制CO2的用量，若CO2过量，会使所得产品的纯度降低，原因可能是___________________

Answer 1

【答案】 3MnO2+2FeS+12H+2Fe3++3Mn2++2S+6H2O B Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+ H2SO4 防止温度降低，KMnO4 析出，导致产率下降 2CO2+3K2MnO42KMnO4+MnO2↓+2K2CO3 通入过量CO2会生成溶解度小的KHCO3，随KMnO4晶体一起析出

【解析】试题分析：（1）根据题意，MnO2和FeS反应生成S、MnSO4、Fe2(SO4)3；（2）步骤③中的MnO2做氧化剂把Fe2+氧化为Fe3+，为不引入新杂质，可以用H2O2代替MnO2；（3）步骤⑤电解过程中MnSO4、ZnSO4生成Zn、MnO2，阳极失电子发生氧化反应；（4）加入化合物C后可得纯净的ZnSO4、MnSO4溶液 ，阳极反应式是Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+，所以产品D为H2SO4；（5）①温度降低，KMnO4 溶解度减小析出；② III中CO2、K2MnO4反应生成KMnO4、MnO2、K2CO3；③III中若CO2过量，会生成溶解度小的KHCO3；

解析：（1）根据题意，MnO2和FeS反应生成S、MnSO4、Fe2(SO4)3，反应离子方程式是3MnO2+2FeS+12H+2Fe3++3Mn2++2S+6H2O；（2）步骤③中的MnO2做氧化剂把Fe2+氧化为Fe3+，为不引入新杂质，可以用H2O2代替MnO2；（3）步骤⑤电解过程中MnSO4、ZnSO4生成Zn、MnO2，阳极失电子发生氧化反应，所以阳极反应式是Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+；（4）加入化合物C后可得纯净的ZnSO4、MnSO4溶液 ，阳极反应式是Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+，所以产品D为H2SO4；（5）①第III步操作中“趁热过滤”的目的是防止温度降低，KMnO4 析出，导致产率下降；② III中CO2、K2MnO4反应生成KMnO4、MnO2、K2CO3，反应方程式是2CO2+3K2MnO42KMnO4+MnO2↓+2K2CO3；③III中若CO2过量，会生成溶解度小的KHCO3，随KMnO4晶体一起析出，使所得产品的纯度降低。