Question

（14分）某化工厂以软锰矿、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）在一定条件下，将这两种矿粉在硫酸溶液中相互作用，配平如下的化学方程式：

MnO₂ +    FeS +    H₂SO₄   MnSO₄ +     Fe₂(SO₄)₃ +    S +    H₂O

（2）将所得含有Mn²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺、Al³⁺、Zn²⁺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。

a．操作①中加Zn粉后发生反应的离子方程式为                               。

b．操作②中加入适量X的作用是什么           ；X的首选物的化学式是           。

c．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，工厂设计了如下的有关流程图

a．AlCl₃溶液和NaAlO₂溶液反应生成AI(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（mol）分别为      、      。

b．若使用下列流程回收处理，请比较两个流程消耗酸碱的用量？

Answer

（1） 3 MnO2 + 2 FeS + 6 H2SO4== 3 MnSO4 + 1 Fe2(SO4)3 + 2 S + 6 H2O (2分)

（2）a．Zn + 2Fe3+==Zn2+ + 2Fe2+、Zn + Cu2+==Zn2+ + Cu (2分)

b．将Fe2+氧化成Fe3+ MnO2(2分)

c．MnCO3或ZnCO3 或MnCO3和ZnCO3(2分)

（3）a．Al3+ + 3AlO2－+ 6H2O==4Al(OH)3↓ (2分) (2分)

b．如按下流程，则得到同样n molAl(OH)3，消耗的NaOH、HCl的理论量分别为n mol，大于前流程的消耗量，相对而言，前流程更符合节约的原则(2分)

【解析】

试题分析：（1）在一定条件下，将这两种矿粉在硫酸溶液中相互作用，根据原子守恒、电子守恒可得配平的化学方程式：3MnO2 + 2FeS +6H2SO4==3MnSO4 + Fe2(SO4)3 +2S + 6H2O；a．操作①向该溶液中加入Zn粉后，溶液中的Fe3+、Cu2+会与Zn发生氧化还原反应，发生反应的离子方程式为Zn + 2Fe3+==Zn2+ + 2Fe2+、Zn + Cu2+==Zn2+ + Cu；根据图示可知在酸性溶液Ⅱ中含有Fe2+、Al3+等，要将它们反应转化为Al(OH)3、Fe(OH)3沉淀，应该先加入氧化剂，将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+；为了不引入新的杂质离子，加入的氧化剂可以是MnO2；c．操作③中所加碳酸盐就是调整溶液的酸碱性的，根据除杂的原则，该物质应该是的化学式是MnCO3或ZnCO3；（3）a．AlCl3溶液和NaAlO2溶液混合发生盐的双水解反应生成AI(OH)3，该反应的离子方程式为Al3+ + 3AlO2－+ 6H2O==4Al(OH)3↓；由于n(Al3+)：n(AlO2－)=1:3,所以若总共得到n molAl(OH)3，则需要消耗AlCl3的物质的量是n/4mol，消耗NaAlO2的物质的量是3n/4mol，根据元素守恒可知n(NaOH)=n(NaAlO2)= 3n/4mol，n(HCl)=3n(AlCl3)= 3n/4mol，b．若使用下列流程回收处理，得到同样n molAl(OH)3，消耗的NaOH、HCl的理论量分别为n mol，大于前一个流程消耗酸碱的用量，因此相对而言，前流程更符合节约的原则。

考点：考查氧化还原反应离子方程式的书写、物质的选择及作用、关于化学方程式的计算、化学实验方案的设计及评价的知识。