Question

【題目】中國的錳礦石和鋅礦石產(chǎn)地在云南、廣東、青海等。軟錳礦是一種常見的錳礦石，其主要成分是MnO2，含少量Al2O3和SiO2。閃鋅礦主要成分是ZnS，含少量FeS、CuS、CdS等雜質(zhì)，晶體屬于六方晶系�，F(xiàn)以軟錳礦和閃鋅礦為原料制備MnO2和Zn，其簡化流程如下。

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MnO2、CuS與硫酸共熱時(shí)有淡黃色物質(zhì)析出，請寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程

式___________________。

（2）步驟②加入適量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的作用是________________，另外一種物質(zhì)X可以是__________。

A．ZnO B．MgO Ｃ．Cu2(OH)2CO3 D．MnCO3

（4）鋰離子電池的正極材料有多種，其中MnO2與Li構(gòu)成LiMnO2是一種常見的正極材料。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_____________________。

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－1 Mn2+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]

Answer 1

【答案】 CuS＋MnO2＋2H2SO4CuSO4＋MnSO4＋ S＋2H2O Cu、Cd 將Fe2+氧化為Fe3+ AD Li1－xMnO2+xLi++xe－=LiMnO2 CN－+H2S=HCN+HS－ 5

【解析】礦石用硫酸酸浸時(shí)只有二氧化硅不溶，過濾后得到濾渣。濾液A中加入適量鋅，將溶液中的Cu2＋、Cd2＋還原為Cu、Cd。然后加入二氧化錳氧化亞鐵離子轉(zhuǎn)化為鐵離子，通過X調(diào)節(jié)溶液pH沉淀鐵離子和鋁離子，電解硫酸錳、硫酸鋅得到二氧化錳、鋅和硫酸。

（1）步驟①中MnO2、CuS與硫酸共熱時(shí)有淡黃色物質(zhì)析出，該物質(zhì)是S，這說明二氧化錳是氧化劑，因此該反應(yīng)的化學(xué)方程式為 CuS＋MnO2＋2H2SO4CuSO4＋MnSO4＋S＋2H2O；（2）步驟②加入適量金屬鋅是為了回收金屬，濾液中Cu2＋、Cd2＋還原為Cu、Cd，所以回收金屬的主要成分是Cu、Cd。（3）由于亞鐵離子的沉淀pH解答，需要轉(zhuǎn)化為鐵離子，則步驟③中MnO2的作用是將Fe2+氧化為Fe3+。X是為了調(diào)節(jié)pH，由于不能引入雜質(zhì)，則另外一種物質(zhì)X可以是ZnO或MnCO3，答案選AD；（4）根據(jù)總反應(yīng)式Li1-xMnO2+LixC6＝LiMnO2+6C可判斷該鋰離子電池的正極是Li1-xMnO2發(fā)生得到電子的還原反應(yīng)，電極反應(yīng)

式為Li1－xMnO2+xLi++xe－=LiMnO2。根據(jù)電離常數(shù)可知酸性：H2S＞HCN＞HS－，所以向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－。Mn2+開始沉淀時(shí)溶液中S2－濃度是1.4×10－15/0.020=7.0×10-14mol/L。根據(jù)H2S的第二步電離平衡常數(shù)可知溶液中氫離子濃度是，則a=5。