Question

【題目】工業(yè)上通過電解MnSO4和ZnSO4制取Zn和MnO2，原料為軟錳礦和閃鋅礦，軟錳礦中含MnO2約a%，SiO2約20%，Al2O3約4%，其余為水分，閃鋅礦中含ZnS約80%，F(xiàn)eS、CuS、SiO2共約7%，其余為水分。

I．（1）為了測量軟錳礦中MnO2含量的測定，現(xiàn)將14. 5g軟錳礦溶于足量的稀硫酸中，加入足量的碘化鉀晶體，充分反應(yīng)后，過濾，將濾液加水稀釋至1L，取25.00ml該溶液于錐形瓶中，滴入幾滴淀粉溶液作指示劑，用0. l000mol.L-1的標(biāo)準(zhǔn)Na2S2O3溶液滴定，消耗標(biāo)準(zhǔn)液50. 00mL，則軟錳礦中MnO2含量_________。（己知：2KI+2 H2SO4+ MnO2=I2+2H2O+MnSO4+K2SO4；I2+2 S2O32-=2I-+ S4O62-)

II．研宄人員開發(fā)了綜合利用這兩種資源的同槽酸浸工藝，工藝流程如圖l所示．

請回答下列問題：

（2）反應(yīng)I的濾液中含有MnSO4、ZnSO4、CuSO4、Fe2(SO4)3、Al2 (SO4)3等，試完成反應(yīng)I中生成CuSO4和MnSO4的化學(xué)方程MnO2+CuS+___________=________+_________+CuSO4+MnSO4．

（3）反應(yīng)II加入適量鋅的作用是___________；如果鋅過量，還會進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_____________。

（4）圖2是Na2SO4和Na2SO4·10H2O的溶解度曲線（g/l00g水），則Ⅳ中得到Na2SO4固體的操作是：將分離出MnCO3和ZnCO3后的濾液升溫結(jié)晶→___________→用乙醇洗滌→干燥，用乙醇洗滌而不用水洗的原因是__________________________。

(5)用惰性電極電解MnSO4和ZnSO4制得Zn和MnO2的總反應(yīng)是_______________________。

(6)本工藝可以循環(huán)利用的物質(zhì)除MnO2、MnCO3、ZnCO3以外，還有___________（寫化學(xué)式）．

Answer 1

【答案】（1）60%；（2）2H2SO4；S；2H2O；

(3)將溶液中的硫酸銅轉(zhuǎn)化為銅；Zn+Fe2+=Fe+Zn2+或Zn+Mn2+=Mn+Zn2+；

(4)趁熱過濾，防止Na2SO4固體因溶解而減少，防止Na2SO4固體轉(zhuǎn)變?yōu)镹a2SO4·10H2O晶體；

(5)MnSO4+ZnSO4+2H2OZn+MnO2+2H2SO4；(6)Zn

【解析】

試題分析：（1）已知2KI+2 H2SO4+ MnO2=I2+2H2O+MnSO4+K2SO4、I2+2 S2O32-=2I-+ S4O62-，則

MnO2～I2～2S2O32﹣

1 2

n 0.1000molL﹣1×0.050L

解得n＝0.0025mol

1L溶液中含MnO2物質(zhì)的量＝0．0025mol×1000/25＝0.1mol

則軟錳礦中MnO2含量＝；

（2）依據(jù)流程圖分析判斷，反應(yīng)Ⅰ的濾液中含有MnSO4、ZnSO4、CuSO4、Fe2（SO4）3、Al2（SO4）3等，軟錳礦和閃鋅礦中的MnO2，CuS在酸性溶液中發(fā)生的氧化還原反應(yīng)生成生成CuSO4、MnSO4和硫單質(zhì)，根據(jù)原子守恒和電子得失守恒可知反應(yīng)的化學(xué)方程式為：MnO2+CuS+2H2SO4＝S↓+CuSO4+MnSO4+2H2O；

（3）流程分析，反應(yīng)Ⅰ的濾液中含有MnSO4、ZnSO4、CuSO4、Fe2（SO4）3、Al2（SO4）3等，加入鋅反應(yīng)生成銅，鋅的主要作用是和鐵離子反應(yīng)生成亞鐵離子，把銅離子轉(zhuǎn)化為銅除去；鋅過量會繼續(xù)反應(yīng)置換出鐵，反應(yīng)的離子方程式為：Zn+Fe2+＝Fe+Zn2+或Zn+Mn2+＝Mn+Zn2+；

（4）圖像分析可知溫度高時析出硫酸鈉，溫度低時析出硫酸鈉結(jié)晶水合物晶體，所以需要趁熱過濾；洗滌晶體時用乙醇洗滌避免形成結(jié)晶水合物；

（5）根據(jù)流程圖中得到產(chǎn)物為二氧化錳和鋅可知得到鋅是鋅離子在陰極得到電子析出，電極反應(yīng)為：Zn2++2e﹣＝Zn；二氧化錳是在陽極錳離子失電子生成，電極反應(yīng)為：Mn2+﹣2e﹣+2H2O＝MnO2+4H+，所以反應(yīng)的化學(xué)方程式為MnSO4+ZnSO4+2H2OZn+MnO2+2H2SO4；

（6）依據(jù)流程圖可知能循環(huán)使用的物質(zhì)為Zn、ZnCO3、MnCO3和MnO2。