Question

【題目】某化工廠以軟錳礦、閃鋅礦（除主要成分為MnO2、ZnS外還含有少量的FeS、CuS、Al2O3等物質(zhì)）為原料制取Zn和MnO2．

（1）在一定條件下，將這兩種礦粉在硫酸溶液中相互作用，配平如下的化學(xué)方程式：MnO2+FeS+H2SO4=MnSO4+Fe2(SO4)3+S+H2O_____

（2）將所得含有Mn2+、Fe3+、Cu2+、Al3+、Zn2+的酸性溶液按如圖甲的工業(yè)流程進(jìn)行操作處理得溶液（IV），電解溶液（IV）即得MnO2和Zn．

a、操作①中加Zn粉后發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為 ______ ．

b、操作②中加入適量X的作用是什么 ______ ；X的首選物的化學(xué)式是： ______ ．

c、操作③中所加碳酸鹽的化學(xué)式是 ______ ．

（3）為了從上述流程中產(chǎn)生的Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀混合物中回收Al(OH)3，工廠設(shè)計(jì)了如圖乙的有關(guān)流程圖．

a、AlCl3溶液和NaAlO2溶液反應(yīng)生成Al(OH)3的離子方程式為 ______ ．若總共得到nmol Al(OH)3，則消耗的NaOH和HCl的理論量（mol）分別為 ______ 、 ______ ．

b、若使用如圖丙流程回收處理，請(qǐng)比較兩個(gè)流程消耗酸堿的用量？ ______ ．

Answer 1

【答案】3MnO2+ 2FeS +6 H2SO4 = 3MnSO4 + Fe2(SO4)3+2S+6H2O Zn+2Fe3+=Zn2++2Fe2+，Zn + Cu2+ =Zn2+ + Cu 將Fe2+氧化成Fe3+ MnO2 MnCO3或ZnCO3 Al3++3AlO2－+6H2O=4 Al(OH)3↓ 按丙流程，則得到同樣nmolAl(OH)3，消耗的NaOH、HCl的理論量均為nmol，大于乙流程的消耗量，相對(duì)而言，乙流程更符合節(jié)約的原則。

【解析】

⑴根據(jù)氧化還原反應(yīng)配平方程式。

⑵加入鋅，先是鐵離子反應(yīng)，再是銅離子反應(yīng)，為了除掉鐵元素，用氧化劑氧化亞鐵離子變?yōu)殍F離子，再通過(guò)調(diào)節(jié)溶液的pH值來(lái)除掉鐵離子，一般用碳酸錳等。

⑶得到nmol氫氧化鋁，根據(jù)化學(xué)方程式求出需要的鋁離子和偏鋁酸根離子的物質(zhì)的量，再根據(jù)方程式計(jì)算需要消耗得鹽酸和氫氧化鈉的物質(zhì)的量，分析乙、丙兩種流程得到的相同的氫氧化鋁消耗的鹽酸和氫氧化鈉的量來(lái)得出哪種方式更優(yōu)。

⑴在一定條件下，將這兩種礦粉在硫酸溶液中相互作用，配平如下的化學(xué)方程式：MnO2中Mn的化合價(jià)降低2價(jià)，1molMnO2得到2mol電子，FeS中鐵和硫的化合價(jià)都升高，1molFeS失去3mol電子，因此轉(zhuǎn)移電子數(shù)為6，在FeS前面配系數(shù)2，MnO2配系數(shù)為3，再根據(jù)質(zhì)量守恒配平其他物質(zhì)的系數(shù)：3MnO2+ 2FeS +6H2SO4 = 3MnSO4 + Fe2(SO4)3+2S+6H2O，故答案為：3MnO2+ 2FeS +6H2SO4 = 3MnSO4 + Fe2(SO4)3+2S+6H2O。

⑵a、操作①中加Zn粉后發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Zn+2Fe3+=Zn2++2Fe2+，Zn + Cu2+ =Zn2+ + Cu，故答案為：Zn+2Fe3+=Zn2++2Fe2+，Zn + Cu2+ =Zn2+ + Cu。

b、后面要將鐵元素除掉，因此要先將亞鐵離子氧化，操作②中加入適量X的作用是將Fe2+氧化成Fe3+，為了不引入新的雜質(zhì)，因此X的首選物的化學(xué)式是：MnO2，故答案為：將Fe2+氧化成Fe3+，MnO2。

c、不引入新的雜質(zhì)且要調(diào)節(jié)溶液的pH值，則操作③中所加碳酸鹽的化學(xué)式是MnCO3或ZnCO3或MnCO3，故答案為：MnCO3或ZnCO33。

⑶a、流程乙中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：2Al+6H+=2Al3++3H2↑，Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O，Al3++3AlO2－+6H2O=4 Al(OH)3↓，若總共得到n mol Al(OH)3，根據(jù)方程式，需要AlO2－的物質(zhì)的量為mol，則需要NaOH的物質(zhì)的量為mol，Al3+的物質(zhì)的量為mol，消耗鹽酸的物質(zhì)的量為mol，因此消耗的NaOH和HCl的理論量（mol）分別為mol、mol，故答案為：Al3++3AlO2－+6H2O=4 Al(OH)3↓；；。

b、若使用如圖丙流程回收處理，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O，AlO2-+H++H2O=Al(OH)3↓，生成n mol Al(OH)3，需要n mol鹽酸和n mol偏鋁酸根，生成n mol偏鋁酸根需要n mol氫氧化鋁和n mol氫氧化鈉，因此按丙流程，則得到同樣nmolAl(OH)3，消耗的NaOH、HCl的理論量分別為nmol，大于乙流程的消耗量，相對(duì)而言，乙流程更符合節(jié)約的原則，故答案為：按丙流程，則得到同樣nmolAl(OH)3，消耗的NaOH、HCl的理論量分別為nmol，大于乙流程的消耗量，相對(duì)而言，乙流程更符合節(jié)約的原則。