Question

工业上常以软锰矿、闪锌矿(除主要成分为MnO₂、ZnS外还含有少量的FeS、CuS、Al₂O₃等物质)为原料制取Zn和MnO₂。

（1）已知将MnO₂、ZnS浸在硫酸溶液中有少量黄色物质析出，写出并配平该化学反应方程式：                                                      。

（2）在酸浸的过程中还会发生以下反应：

a. 3MnO₂ +2FeS +6H₂SO₄＝3MnSO₄ +Fe₂(SO₄)₃+2S+ 6H₂O

b. MnO₂+CuS+4H₂SO₄＝MnSO₄+CuSO₄+S+2H₂O      

c. Al₂O₃+3H₂SO₄＝Al₂(SO₄)₃+3H₂O

将酸浸所得的酸性溶液按以下的工业流程进行操作处理得溶液(Ⅳ)，电解溶液(Ⅳ)即得MnO₂和Zn。

①操作①中加Zn粉后发生反应的离子方程式为：Zn+2H⁺＝Zn²⁺+H₂↑、

Zn+Cu²⁺=Zn²⁺+Cu、                              。

②操作②中加入适量X的作用是：                          。

③操作③中所加碳酸盐的化学式是：                  。

（3）为了从上述流程中产生的Fe(OH)₃ 、Al(OH)₃沉淀混合物中回收Al(OH)₃，某化学兴趣小组设计了如下两种方案图。

方案Ⅰ

方案Ⅱ

①方案Ⅰ中，AlCl₃溶液和NaAlO₂溶液反应生成Al(OH)₃的离子方程式为：

                                 。若总共得到n molAl(OH)₃，则消耗的NaOH和HCl的理论量分别为：                mol、                mol。

②从消耗酸碱的用量角度考虑，方案   　 (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)所消耗的酸碱少些。

Answer

（1）MnO2 +ZnS +2H2SO4＝MnSO4+ZnSO4+S↓+2H2O(2分)

（2）①Zn+2Fe3+=Zn2++2Fe2+(2分) ②将Fe2+氧化成Fe3+ (2分) ③MnCO3或ZnCO3 或MnCO3和ZnCO3(2分)

（3）① Al3＋＋3AlO2－＋6H2O＝4Al(OH)3 ↓(2分)； 3n/4(1分)、3n/4 (1分)②Ⅰ(1分)

【解析】

试题分析：（1）由信息将MnO2、ZnS浸在硫酸溶液中有少量黄色物质S析出，故MnO2+ZnS+2H2SO4＝MnSO4+ZnSO4+S↓+2H2O。

（2）从电解溶液(Ⅳ)即得MnO2和Zn可知反应①中的Mn2+置换出来，故①中还有Zn+2Fe3+=Zn2++2Fe2+；②后面得到Fe(OH)3沉淀，说明X是将Fe2+氧化成Fe3+的氧化剂；为了不引进新杂质，调节溶液pH的最好用MnCO3或ZnCO3。

（3）方案I的最终反应是AlCl3＋3NaAlO2＋6H2O＝4Al(OH)3↓+3NaCl，可以得出①Al3＋＋3AlO2－＋6H2O＝4Al(OH)3↓；因4Al(OH)3↓~3NaCl~3NaOH~3HCl，故总共得到n molAl(OH)3，则消耗的NaOH和HCl的理论量都 3n/4mol。

考点：流程中的化学反应原理的应用。