Question

某工廠用軟錳礦（含MnO₂約70%及Al₂O₃）和閃鋅礦（含ZnS約80%及FeS）共同生產(chǎn)MnO₂和Zn（干電池原料）：
已知：A是MnSO₄、ZnSO₄、Fe₂（SO₄）₃、Al₂（SO₄）₃的酸性混合液．

（1）A中屬于還原產(chǎn)物的是

 

．
（2）加入MnCO₃、Zn₂（OH）₂CO₃的作用是

 

．
（3）請寫出IV中電解的陽極反應(yīng)式

 

．
（4）電解IV分離出的產(chǎn)物C的化學(xué)式是

 

．
（5）該生產(chǎn)中除得到MnO₂和Zn以外，還可得到的副產(chǎn)品有Na₂SO₄、Fe₂O₃和

 

．
（6）如果不考慮生產(chǎn)中的損耗，除礦石外，需購買的化工原料是

 

．（填名稱）

Answer 1

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實驗設(shè)計題,元素及其化合物

分析：分析流程軟錳礦（含MnO₂約70%及Al₂O₃）和閃鋅礦（含ZnS約80%及FeS）加入硫酸酸溶，加熱酸浸過濾得到A為A是MnSO₄、ZnSO₄、Fe₂（SO₄）₃、Al₂（SO₄）₃的酸性混合液，加熱過濾回收Fe₂O₃，Al₂O₃，加入碳酸鈉沉淀錳離子和鋅離子，得到濾液電解得到 二氧化錳和硫酸鈉；
（1）比較信息①A與軟錳礦中元素化合價的變化可知，A中還原產(chǎn)物為MnSO₄．
（2）由工藝流程可知，A中加入MnCO₃、Zn₂（OH）₂CO₃，A中的Fe³⁺、Al³⁺，經(jīng)過一系列操作轉(zhuǎn)化為氧化鐵、氧化鋁，F(xiàn)e³⁺、Al³⁺沉淀時容易形成膠體，不利于氫氧化鐵、氫氧化鋁沉降；
（3）依據(jù)電解原理分析，IV中電解的陽極反應(yīng)為錳離子失電子生成二氧化錳，結(jié)合電荷守恒書寫；
（4）操作Ⅰ加熱、浸取需要硫酸，由②可知C為硫酸，循環(huán)利用；
（5）根據(jù)流程圖不難得出副產(chǎn)物有Na₂SO₄、Fe₂O₃和硫、氧化鋁等；
（6）除礦石外，需加入的物質(zhì)，就是要購買的化工原料．

解答： 解：（1）比較信息①A與軟錳礦中元素化合價的變化可知，Mn元素化合價由+4價降低為+2價，所以A中還原產(chǎn)物為MnSO₄．
故答案為：MnSO₄．
（2）由工藝流程可知，MnCO₃、Zn₂（OH）₂CO₃的作用就是調(diào)節(jié)pH，使Fe³⁺、Al³⁺沉淀完全；
故答案為：增大溶液的pH，使Fe³⁺和 Al³⁺生成沉淀；
（3）依據(jù)電解原理分析，IV中電解的陽極反應(yīng)為錳離子失電子生成二氧化錳，結(jié)合電荷守恒書寫得到陽極反應(yīng)式為：Mn²⁺+2H₂O-2e^-=MnO₂+4H⁺；
故答案為：Mn²⁺+2H₂O-2e^-=MnO₂+4H⁺；
（4）操作Ⅰ加熱、浸取需要硫酸，由②可知C為硫酸，循環(huán)利用，電解IV分離出的產(chǎn)物C的化學(xué)式是H₂SO₄；
故答案為：H₂SO₄；
（5）生產(chǎn)中除得到MnO₂和Zn以外，還可得到的副產(chǎn)品有Na₂SO₄、Fe₂O₃，根據(jù)流程圖可知，副產(chǎn)物有硫、氧化鋁．
故答案為：Al₂O₃、S；
（6）根據(jù)流程圖可知，需要加入碳酸鈉、硫酸，所以除礦石外，需購買的化工原料是碳酸鈉、硫酸．
故答案為：碳酸鈉、硫酸．

點評：本實驗的目的是制備二氧化錳與鋅，因而需要把氧化鋁、鐵元素、硫元素除去．據(jù)此考查學(xué)生對工藝流程的理解、物質(zhì)性質(zhì)、氧化還原反應(yīng)、分離提純基本操作、化學(xué)計算等，難度中等，關(guān)鍵是掌握整個制備流程原理，要求學(xué)生要有扎實的基礎(chǔ)知識和靈活應(yīng)用知識解決問題的能力．