Question

【題目】軟錳礦主要含有MnO2(約70%)、SiO2、Al2O3，閃鋅礦主要含有ZnS(約80%)、FeS、CuS、SiO2。為了高效利用這兩種礦石，科研人員開(kāi)發(fā)了綜合利用這兩種資源的同槽酸浸工藝，主要流程如下圖所示,回答下列問(wèn)題:

（1）反應(yīng)Ⅰ所得濾液中含有Mn2+、Zn2+、Cu2+、Fe3+、Al3+等金屬陰離子,所得濾液中含有S和______。為了提高硫酸“酸浸”時(shí)的浸出速率,可進(jìn)行的操作是(至少兩條):_________。

（2）若反成Ⅱ加入的鋅過(guò)量,還會(huì)進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng)的離子方程式方為_________。

（3）反應(yīng)Ⅲ中加入MnO2的作用是（離子方程式表示)________；反應(yīng)Ⅲ中加入MnCO3、ZnCO3的作用是________________。

（4）反應(yīng)Ⅴ的電解總反應(yīng)為:MnSO4+ZnSO4+2H2OMnO2+Zn+2H2SO4，寫出陽(yáng)極的電極反應(yīng)式________________。

（5）MnO2和Zn可按等物質(zhì)的量之比生產(chǎn)鋅-錳干電池,則從生產(chǎn)MnO2和Zn的角度計(jì)算,所用軟錳礦和閃鏟礦的質(zhì)量比大約是______。(保留小數(shù)點(diǎn)后兩位)

Answer 1

【答案】 SiO2 提高溫度、適量增加硫酸濃度、將礦石粉碎或攪拌或借助鼓風(fēng)機(jī)等 Zn+Fe2+=Zn2++Fe 4H++MnO2+2Fe2+=Mn2++2Fe3++2H2O 調(diào)節(jié)pH,使Fe3+和Al3+沉淀，且不引入雜質(zhì) Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+ 1.03

【解析】（1）因?yàn)檐涘i礦主要含有MnO2(約70%)、SiO2、Al2O3，閃鋅礦主要含有ZnS(約80%)、FeS、CuS、SiO2，反應(yīng)Ⅰ中加H2SO4所得濾液中含有Mn2+、Zn2+、Cu2+、Fe3+、Al3+等金屬陽(yáng)離子, SiO2不能和H2SO4反應(yīng)，所得濾液中含有S和SiO2。為了提高硫酸“酸浸”時(shí)的浸出速率,可提高溫度、適量增加硫酸濃度、將礦石粉碎或攪拌或借助鼓風(fēng)機(jī)等方法來(lái)加快反應(yīng)速率。答案：SiO2 提高溫度、適量增加硫酸濃度、將礦石粉碎或攪拌或借助鼓風(fēng)機(jī)等。

（2）若反成Ⅱ加入的鋅過(guò)量,還會(huì)與Fe2+發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式方為Zn+Fe2+=Zn2++Fe.

（3）反應(yīng)Ⅲ中加入的MnO2是氧化劑，可以把Fe2+氧化成Fe3+，離子方程式為4H++MnO2+2Fe2+=Mn2++2Fe3++2H2O；反應(yīng)Ⅲ中加入的MnCO3、ZnCO3可以和酸反應(yīng)，所以可用來(lái)調(diào)節(jié)溶液的酸堿性，使Fe3+和Al3+沉淀，且不引入雜質(zhì)。

（4）反應(yīng)Ⅴ的電解總反應(yīng)為:MnSO4+ZnSO4+2H2OMnO2+Zn+2H2SO4，陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)失電子，其電極反應(yīng)式Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+。

（5））據(jù)反應(yīng)MnSO4+ZnSO4+2H2O＝MnO2+Zn+2H2SO4可知MnO2、Zn的物質(zhì)的量之比為1：1，故可設(shè)軟錳礦、閃鋅礦的質(zhì)量分別為x、y，得0.7x/87：0.8y/97＝1：1，故x：y=1.03.。所用軟錳礦和閃鏟礦的質(zhì)量比大約是1.03。