Question

干电池是日常生活中常用的电池，原料为Zn和MnO₂。某工厂用软锰矿(含MnO₂约70%及杂质Al₂O₃)和闪锌矿(含ZnS约80%及少量FeS杂质)共同生产。流程如下：

已知：①A是ZnSO₄、MnSO₄、Fe₂(SO₄)₃、Al₂(SO₄)₃的混合液。

②Ⅳ中反应的方程式为：MnSO₄＋ZnSO₄＋2H₂O MnO₂＋Zn＋2H₂SO₄。

（1）混合物A中，属于还原产物的是______(填化学式)。

（2）加入X的作用是_____________________。已知溶液中各离子开始沉淀的pH如表所示，则加入X后，溶液pH应调整到_____(填字母)。

A．4.5             B．8.0             C．6.5                 D．9.0

离子	开始沉淀pH	完全沉淀pH
Fe^3^＋	2.3	3.2
Al^3^＋	4.2	5.4
Zn^2^＋	7.2	8.0
Mn^2^＋	8.3	9.8

步骤Ⅱ加热的原因是____________________。适宜作为X加入步骤Ⅱ的物质为______(填字母)。

A．MnCO₃            B．Zn₂(OH)₂CO₃     C．NaOH        D．KOH

（3）生产过程中除矿石外，还有哪些原料需要购买？____________(填化学式)。

（4）若要从步骤Ⅳ的过滤中得到芒硝晶体(Na₂SO₄·10H₂O)，则需要进行的实验操作有________、________、过滤、洗涤、干燥等。

Answer

MnSO4 增大溶液的pH，使Fe3+和Al3+均生成沉淀 C 促进Fe3+和Al3+完全沉淀 AB Na2CO3和H2SO4 蒸发浓缩 冷却结晶

【解析】

软锰矿(含MnO2约70%及Al2O3)和闪锌矿(含ZnS约80%及FeS)加入硫酸酸溶，加热酸浸过滤，滤渣为S，反应中S元素的化合价升高被氧化，所以MnO2被还原为+2价锰离子，则得到的A为MnSO4、ZnSO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3的酸性混合液，酸性混合溶液A中加入X，加热灼烧得到Fe2O3，Al2O3，因此X是调节溶液的pH，使铁离子和铝离子水解生成氢氧化物沉淀，灼烧滤渣得到Fe2O3，Al2O3，滤液B中加入碳酸钠沉淀锰离子和锌离子，得到的滤液电解得到二氧化锰、锌和硫酸钠，据此分析解答。

(1) 软锰矿(含MnO2约70%及Al2O3)和闪锌矿(含ZnS约80%及FeS)加入硫酸酸溶，加热酸浸过滤，滤渣为S，反应中S元素的化合价升高被氧化，所以MnO2被还原为+2价锰离子，结合A为MnSO4、ZnSO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3的酸性混合液，因此A中还原产物为MnSO4，故答案为：MnSO4；

(2)由工艺流程图可知，A中加入的试剂X是用来调节溶液的pH，使A中的Fe3+、Al3+转化为沉淀，而Mn2+、Zn2+不能沉淀，根据表格数据可知，调节pH在5.4～7.2之间，加热能促进Fe3+、Al3+水解完全沉淀，为了不引入新杂质，X可以为MnCO3或Zn2(OH)2CO3，故答案为：增大溶液的pH，使Fe3+和Al3+均生成沉淀；C；促进Fe3+和Al3+完全沉淀；AB；

(3)根据流程图可知需要的原料有硫酸和碳酸钠，所以生产过程中除矿石外，还需要购买的原料是Na2CO3和H2SO4，故答案为：Na2CO3和H2SO4；

(4)要从Na2SO4溶液中得到芒硝(Na2SO4•10H2O)，需进行的操作有：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等，故答案为：蒸发浓缩；冷却结晶。