Question

某化工厂以软锰矿、闪锌矿(主要成分为MnO₂、ZnS，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，可得到含有Mn²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺、Al³⁺、Zn²⁺的酸性溶液，其中发生的主要反应之一如下，请配平此反应方程式：_____MnO₂+_____FeS+_____H₂SO₄=_____MnSO₄+_____Fe₂(SO₄)₃+_____S+_____H₂O

（2）将所得溶液按以下的工业流程(如图I)进行操作处理得溶液(IV)，电解溶液(IV)即得MnO₂和Zn．

图(Ⅰ)

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_________________；

c．工业上用惰性电极电解溶液(IV)获得产品，请写出电解过程中的阳极反应式_________________；

（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如图(Ⅱ)。

图(Ⅱ)

a．AlCl₃溶液和NaAlO₂溶液反应生成Al(OH)₃的离子方程式为_________________；

b．若得到n molAl(OH)₃，则理论上消耗的NaOH和HCl的物质的量分别为___________、__________；

Answer

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

（2）a．Zn+Cu2+=Zn2++Cu Zn+2Fe3+=Zn2++2Fe2+ b．将Fe2+氧化成Fe3+ c．Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+

（3）a．Al3++3AlO2-+6H2O=4Al(OH)3↓b．3n/4mol 3n/4mol

【解析】

试题分析：（1）根据电子守恒和原子守恒，此反应的化学方程式为3MnO2+2FeS+6H2SO4=3MnSO4+Fe2(SO4)3+2S↓+6H2O；（2）a．锌可以Cu2+和Fe3+反应，方程式为：Zn+Cu2+=Zn2++Cu； Zn+2Fe3+=Zn2++2Fe2+； b．X是MnO2，MnO2可将Fe2+氧化成Fe3+；c．电解池阳极发生氧化反应，电极反应式为Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+；（3）a．AlCl3溶液和NaAlO2溶液反应生成Al(OH)3的离子方程式为Al3++3AlO2-+6H2O=4Al(OH)3↓；b．由方程式可知生成4molAI(OH)3需要1molAl3+和3molAlO2-，即由铝单质生成1molAl3+需要3mol盐酸和由氢氧化铝与氢氧化钠反应生成3molAlO2-需要3mol氢氧化钠，即消耗的NaOH和HCl的物质的量都为3n/4 mol。

考点：工业流程题，综合性比较强，重点考查铝及其化合物的性质。