【題目】軟錳礦的主要成分為MnO2,含少量Al2O3和SiO2。閃鋅礦主要成分為ZnS,含少量FeS、CuS、CdS雜質(zhì)。現(xiàn)以軟錳礦和閃鋅礦為原料制備MnO2和Zn,其簡化流程如下(中間產(chǎn)物的固體部分已經(jīng)略去)。

已知: Ⅰ.礦石中所有金屬元素在濾液A中均以離子形式存在。

Ⅱ.各種金屬離子完全沉淀的pH如下表:

Zn2+

Mn2+

Fe2+

Fe3+

Al3+

pH

8.0

10.1

9.0

3.2

4.7

回答下列問題:

(1)步驟①中為了加快硫酸的浸取速率,可采用的方法是_________________(任寫一種)。①中發(fā)生多個(gè)反應(yīng),其中MnO2、FeS與硫酸共熱時(shí)有淡黃色物質(zhì)析出,溶液變?yōu)樽攸S色,寫出MnO2、FeS與硫酸共熱發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式______________________。

(2)步驟②加入金屬鋅是為了回收金屬,回收金屬的主要成分是_________。

(3)步驟③中MnO2的其作用是__________________,另外一種物質(zhì)X可以是__________

A.ZnO B.MgCO3 C.MnCO3 D.Cu(OH)2

(4)MnO2與Li構(gòu)成LiMnO2,它可作為某鋰離子電池的正極材料,電池反應(yīng)方程式為: Li1-xMnO2+LixC6=LiMnO2+6C,寫出該鋰離子電池的正極電極反應(yīng)式__________。

(5)已知:HCN的電離常數(shù)K=4.9×10-10,H2S的電離常數(shù)K1=1.3×10―7,K2=7.0×10―15,向NaCN溶液中通入少量的H2S氣體,反應(yīng)的離子方程式為__________________。在廢水處理領(lǐng)域中常用H2S將Mn2+轉(zhuǎn)化為MnS除去,向含有0.020 mol·L―1Mn2+廢水中通入一定量的H2S氣體,調(diào)節(jié)溶液的pH=a,當(dāng)HS濃度為1.0×10―4 mol·L―1時(shí),Mn2+開始沉淀,則a=______。[已知:Ksp(MnS)=1.4×10―15]

【答案】 將礦石粉碎、加熱、攪拌等 3MnO2+2FeS+6H2SO4 Fe2(SO4)3+3MnSO4+2S↓+6H2O Cu、Cd 將Fe2+氧化為Fe3+ AC Li1-xMnO2+xLi++xe=LiMnO2 CN+H2S=HCN+HS 5

【解析】軟錳礦、閃鋅礦和稀硫酸混合,發(fā)生的反應(yīng)有MnO2+ZnS+2H2SO4=MnSO4+ZnSO4+S↓+2H2O、MnO2+FeS+2H2SO4=MnSO4+FeSO4+S↓+2H2O、MnO2+CuS+2H2SO4=MnSO4+CuSO4+S↓+2H2O、MnO2+CdS+2H2SO4=MnSO4+CdSO4+S↓+2H2O、Al2O3+3H2SO4═Al2(SO4)3+3H2O,二氧化硅不溶于稀硫酸,然后過濾,濾液中含有MnSO4FeSO4、CuSO4、CdSO4Al2(SO4)3,向?yàn)V液中加入Zn,Zn能還原Cu2+Cd2+得到Cu、Cd,過濾向?yàn)V液中加入二氧化錳和X,二氧化錳具有氧化性,能氧化還原性離子Fe2+,X能使溶液中鐵離子、鋁離子反應(yīng)生成沉淀,則X能和氫離子反應(yīng)且不能引進(jìn)新的雜質(zhì);電解硫酸鋅和硫酸錳溶液得到Zn、MnO2和稀硫酸;

1)步驟中通常通過將固體粉碎、加熱、攪拌等方法,來加快硫酸的浸取速率;MnO2、FeS與硫酸共熱時(shí)有淡黃色S物質(zhì)析出,溶液變?yōu)樽攸S色,說明有Fe3+生成,發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為3MnO2+2FeS+6H2SO4 Fe2(SO4)3+3MnSO4+2S↓+6H2O;

2)根據(jù)流程圖中反應(yīng)前后離子變化確定回收金屬成分為CuCd;
3)二氧化錳具有氧化性,能氧化還原性離子亞鐵離子,然后將鐵離子除去;X能和氫離子反應(yīng)而調(diào)節(jié)溶液的pH,且不能引進(jìn)新的雜質(zhì),符合條件的有ZnOMnCO3,一水合氨和NaOH雖然能調(diào)節(jié)溶液的pH但引進(jìn)新的雜質(zhì),故答案為AC;

(4)鋰離子電池的正極發(fā)生還原反應(yīng),根據(jù)電池反應(yīng)Li1-xMnO2+LixC6=LiMnO2+6C,可知正極電極反應(yīng)式為Li1xMnO2+xLi++xe=LiMnO2 ;

(5)根據(jù)HCN的電離常數(shù)K=4.9×1010H2S的電離常數(shù)K1=1.3×10―7,K2=7.0×10―15,可知酸性強(qiáng)弱順序?yàn)?/span>HS-HCNH2S,則向NaCN溶液中通入少量的H2S氣體,反應(yīng)的離子方程式為CN+H2S=HCN+HS;當(dāng)含有0.020 mol·L―1Mn2+廢水中通入一定量的H2S氣體,Mn2+開始沉淀時(shí)Ksp(MnS)=cS2-×c(Mn2+)=1.4×10―15,cS2-=7×10―14,此時(shí)溶液中HS濃度為1.0×10―4 mol·L―1,K2=7.0×10―15=[cS2-×c(H+)]÷cHS-),解得c(H+)=1.0×10―5,此時(shí)溶液pH=5

練習(xí)冊系列答案
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(4)某烷烴分子中同時(shí)存在﹣CH3、﹣CH2﹣、 四種基團(tuán),若要使烷烴碳個(gè)數(shù)最少,寫出符號條件所有烷烴的結(jié)構(gòu)簡式
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時(shí)間

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(2)如圖中表示的變化的曲線是_____;用表示從內(nèi)該反應(yīng)的平均速率____

(3)能說明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是________

.容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變

.容器內(nèi)密度保持不變

(4)為使該反應(yīng)的反應(yīng)速率增大,且平衡向正反應(yīng)方向移動的是________

.及時(shí)分離除氣體.適當(dāng)升高溫度

.增大的濃度.選擇高效催化劑

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