Question

18．閃鋅礦主要成分為ZnS，含少量FeS、CuS、CdS雜質(zhì)．軟錳礦的主要成分為 MnO₂；含少量A1₂O₃和SiO₂．現(xiàn)以閃鋅礦和軟猛礦為原料制備Zn和MnO₂，其簡(jiǎn)化流程如圖1（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中均以離子形式存在．
Ⅱ．各種金屬離子完全沉淀的pH如表：

	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3MnO₂+2FeS+6H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3MnSO₄+Fe₂（SO₄）₃+2S+6H₂O．
（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Cu、Cd．
（3）步驟③與MnO₂發(fā)生氧化還原反應(yīng)的離子方程式MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=2Fe³⁺+Mn ²⁺+2H₂O，物質(zhì)X可以是BD（用字母表示．
A．Cu₂（OH）₂CO₃        B．MnCO₃        C．MgO            D．Zn（OH）₂
（4）流程中可以循環(huán)利用的物質(zhì)是H₂SO₄（填化學(xué)式）．
（5）MnO₂與Li構(gòu)成LiMnO₂，該電池反應(yīng)原理如圖2所示，其中電解質(zhì)LiClO₄，溶于混合有機(jī)溶劑中，Li⁺通過電解質(zhì)遷移入MnO₂晶格中，生成LiMnO₂．回答下列問題：
①外電路中的電子移動(dòng)方向是由a極流向b極（填字母）．
②寫出該鋰離子電池的正極電極反應(yīng)式MnMnO₂+e^-+Li⁺=LiMnO₂．
（6）已知：25℃時(shí)，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，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為NaCN+H₂S=HCN+NaHS．

Answer 1

分析 軟錳礦、閃鋅礦（主要成分為MnO₂、ZnS，還含有少量的FeS、CuS、CdS、Al₂O₃和SiO₂等物質(zhì)）溶于硫酸，其中3MnO₂+2FeS+6H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3MnSO₄+Fe₂（SO₄）₃+2S+6H₂O，得含有Al³⁺、Mn ²⁺、Fe³⁺、Zn²⁺、Fe²⁺、Cu²⁺、Cd ²⁺的酸性溶液，向其中加入適量的鋅粉，將銅離子置換出來(lái)過濾銅，同時(shí)將鐵離子還原為亞鐵離子，再向溶液（Mn ²⁺、Zn²⁺、Fe²⁺、Al³⁺）中加入MnO₂將亞鐵離子氧化成鐵離子，加入MnCO₃ 或Zn（OH）₂調(diào)節(jié)pH4.7～8.0，使鐵離子和鋁離子沉淀，過濾得濾液中含有MnSO₄、ZnSO₄，電解濾液得鋅和二氧化錳，據(jù)此答題．

解答 解：（1）MnO₂、FeS與硫酸共熱時(shí)有淡黃色物質(zhì)析出，生成S，溶液變?yōu)樽攸S色，由三價(jià)鐵生成，故反應(yīng)物額：3MnO₂+2FeS+6H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3MnSO₄+Fe₂（SO₄）₃+2S+6H₂O；
故答案為：3MnO₂+2FeS+6H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3MnSO₄+Fe₂（SO₄）₃+2S+6H₂O；
（2）步驟②為Al³⁺、Mn ²⁺、Fe³⁺、Zn²⁺、Fe²⁺、Cu²⁺、Cd ²⁺的酸性溶液，加入金屬鋅得到的溶液含有Mn ²⁺、Zn²⁺、Fe²⁺、Al³⁺，則鋅粉將Cu²⁺、Cd ²⁺還原為Cu、Cd；
故答案為：Cu、Cd；
（3）步驟③與MnO₂氧化亞鐵離子的反應(yīng)，離子方程式MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=2Fe³⁺+Mn ²⁺+2H₂O；物質(zhì)X調(diào)節(jié)pH4.7～8.0，使鐵離子和鋁離子沉淀，過濾得濾液中含有MnSO₄、ZnSO₄，則X為MnCO₃ 或Zn（OH）₂；
故答案為：MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=2Fe³⁺+Mn ²⁺+2H₂O；BD；
（4）電解MnSO₄、ZnSO₄濾液可得H₂SO₄，循環(huán)使用；
故答案為：H₂SO₄；
（5）①Li為負(fù)極，MnO₂為正極，原電池工作時(shí)，電子移動(dòng)向從負(fù)極到正極，即從a極流向b極；
故答案為：a；b；
②MnO₂為正極，被還原，電極方程式為MnO₂+e^-+Li⁺=LiMnO₂；
故答案為：MnMnO₂+e^-+Li⁺=LiMnO₂；
（6）已知：25℃時(shí)，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，則酸性H₂S＞HCN＞HS^-，根據(jù)強(qiáng)酸制備弱酸，向NaCN溶液中通入少量的H₂S氣體，則NaCN+H₂S=HCN+NaHS；
故答案為：NaCN+H₂S=HCN+NaHS．

點(diǎn)評(píng) 本題考查學(xué)生對(duì)元素及其化合物的主要性質(zhì)的掌握、書寫電極反應(yīng)方程式、閱讀題目獲取新信息能力、對(duì)工藝流程的理解等，難度中等，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)與綜合運(yùn)用知識(shí)、信息分析解決問題能力．