Question

闪锌矿主要成分为ZnS，含少量FeS、CuS、CdS杂质。软锰矿的主要成分为 MnO₂；含少量A1₂O₃和SiO₂。现以闪锌矿和软猛矿为原料制备Zn和MnO₂，其简化流程如下（中间产物的固体部分已经略去）。

已知：I.矿石中所有金属元素在滤液中均以离子形式存在。

Ⅱ.各种金属离子完全沉淀的pH如下表：

	Zn^2+	Mn^2+	Fe^2+	Fe^,3+	Al^3+
pH	8.0	10.1	9.0	3.2	4.7

回答下列问题：

（1）步骤①中发生多个反应，其中MnO₂、FeS与硫酸共热时有淡黄色物质析出，溶液变为棕黄色，写出MnO₂、FeS与硫酸共热发生反应的化学方程式________________________________。

（2）步骤②加入金属锌是为了回收金属，回收金属的主要成分是_______________。

（3）步骤③与MnO₂发生氧化还原反应的离子方程式_________________，物质X可以是__________(用字母表示。

A.Cu₂(OH)₂CO₃             B.MnCO₃             C. MgO                D.Zn(OH)₂

（4）流程中可以循环利用的物质是____________（填化学式）。

（5）MnO₂与Li构成LiMnO₂，该电池反应原理如右图所示，其中电解质LiClO₄，溶于混合有机溶剂中，Li⁺通过电解质迁移入MnO₂晶格中，生成LiMnO₂。回答下列问题：

①外电路中的电子移动方向是由______极流向______极（填字母）。

②写出该锂离子电池的正极电极反应式_____________________________。

（6）已知：25℃时，HCN的电离常数K=4.9×10^-10， H₂S的电离常数K₁=1.3×10^-7 ，K₂=7.0 ×10 ^-15，向NaCN溶液中通入少量的H₂S气体，该反应的化学方程式为______________________。

Answer

3MnO2+2FeS+6H2SO4Fe2(SO4)3+3MnSO4+2S↓+6H2O Cu、Cd MnO2+2Fe2++4H+ =2Fe3++Mn2++2H2O BD H2SO4 (答出Zn、MnO2 不扣分) a b MnO2+e-+Li+=LiMnO2 NaCN+H2S=HCN+NaHS

【解析】（1）步骤①中发生多个反应，其中MnO2、FeS与硫酸共热时有淡黄色物质析出，该物质是单质S。溶液变为棕黄色，说明有铁离子生成，则MnO2、FeS与硫酸共热发生反应的化学方程式为3MnO2+2FeS+6H2SO4Fe2(SO4)3+3MnSO4+2S↓+6H2O。（2）滤液中含有铜离子和Cd2＋，步骤②加入金属锌将二者置换出，所以回收金属的主要成分是Cu、Cd。（3）二氧化锰具有强氧化性，能把溶液中的亚铁离子氧化为铁离子，则步骤③与MnO2发生氧化还原反应的离子方程式为MnO2+2Fe2++4H+ =2Fe3++Mn2++2H2O；由于不能引入新杂质，则物质X可以是MnCO3或Zn(OH)2，答案选BD；（4）电解时有硫酸生成，则流程中可以循环利用的物质是H2SO4。（5）①Li是活泼的金属，作负极，则外电路中的电子移动方向是由a极流向b极。②正极是二氧化锰得到电子，正极电极反应式为MnO2+e-+Li+=LiMnO2。（6）根据电离平衡常数可知酸性：H2S＞HCN＞HS－，根据较强酸制备较弱酸可知向NaCN溶液中通入少量的H2S气体的化学方程式为NaCN+H2S=HCN+NaHS。

点睛：明确相关物质的性质和流程图中的转化关系特点是解答的关键，注意掌握解决本类题目的基本方法和步骤为：（1）从题干中获取有用信息，了解生产的产品。（2）然后整体浏览一下流程，基本辨别出预处理、反应、提纯、分离等阶段。（3）分析流程中的每一步骤，从以下几个方面了解流程：①反应物是什么；②发生了什么反应；③该反应造成了什么后果，对制造产品有什么作用。抓住一个关键点：一切反应或操作都是为获得产品而服务。