Question

某地有软锰矿和闪锌矿两座矿山。矿石的主要成分为：软锰矿：MnO₂含量≥65%;Al₂O₃含量为4%。

闪锌矿：ZnS含量≥80%；FeS、CuS、CdS含量各约占2%。

MnO₂和Zn是制造干电池的原料。电解法生产MnO₂传统的工艺主要流程为：软锰矿加焦炭还原熔烧，用H₂SO₄浸出熔烧料，浸出液经净化然后电解，在阳极上析出MnO₂。

电解制锌的传统工艺为：闪锌矿高温氧化脱硫再还原得粗锌。

将用热还原法制得的粗锌溶于硫酸，再电解ZnSO₄溶液可生产纯度为99.95%的锌。

90年代生产MnO₂和Zn的新工艺是通过电解获得MnO₂和Zn。

试回答下列问题。

(1)已知在第①步中发生了反应：

MnO₂+ZnS+2H₂SO₄====MnSO₄+ZnSO₄+S+2H₂O

据此写出第①步反应中MnO₂和CuS与酸反应的离子方程式：__________，软锰矿中Al₂O₃溶于酸的离子方程式：______________________________。

(2)产品C为____________，当第③步电解时，电路中通过1 mol电子时，阳极生成__________，其物质的量为__________。

(3)试从环境保护和能量消耗的角度，评价90年代新工艺与传统工艺相比较有哪些优点。

____________________________________________________________________。

Answer 1

解析：(1)据MnO₂和ZnS与酸反应的化学方程式类比，可写出MnO₂和CuS与酸反应的离子方程式。

(2)据题意，ZnSO₄、MnSO₄混合溶液电解时：

阴极：Zn²⁺+2e^-====Zn

阳极：Mn²⁺+2H₂O-2e^-====MnO₂+4H⁺

总反应方程式为：

ZnSO₄+MnSO₄+2H₂OZn+MnO₂+2H₂SO₄

所以当电路中通过1 mol电子时，阳极生成0.5 mol MnO₂。

(3)可从节约电能，H₂SO₄循环及环境污染的角度分析。

答案：(1)MnO₂+CuS+4H⁺====Mn²⁺+Cu²⁺+S+2H₂O

Al₂O₃+6H⁺====2Al³⁺+3H₂O

(2)H₂SO₄  MnO₂  0.5 mol

(3)①将Zn和MnO₂分别作为阴极和阳极产物同时产生，节约电能；

②电解产生的H₂SO₄可循环利用，溶解矿物质，节省原料；

③不使用焦炭作还原剂，节约能源，同时也可避免产生CO、CO₂等，能有效地防止环境污染