题目内容
软锰矿中含MnO2约70%，SiO2约20%，Al2O3约4%，其余为水分；闪锌矿中含ZnS约80%，FeS、CuS、SiO2共约7%，其余为水分．科研人员开发了综合利用这两种资源的同槽酸浸工艺，制取Zn、MnO2和Na2SO4．其工艺流程如下：
| 沉淀物 | Fe（OH）3 | Al（OH）3 | Zn（OH）2 |
| 开始沉淀pH | 2.3 | 4.0 | 5.4 |
| 完全沉淀pH | 4.1 | 5.2 | 8.0 |
______．
（2）Ⅲ中调节溶液的pH至5.2～5.4，此时生成沉淀M的成分为______（写化学式）；Ⅲ中加入MnO2的作用是______．
（3）如图是Na2SO4和Na2SO4?10H2O的溶解度曲线（g/100g水），则Ⅳ中得到Na2SO4固体的操作是：将分离出MnCO3和ZnCO3后的滤液升温结晶、______、用乙醇洗涤后干燥．乙醇洗涤而不用水洗的原因是______．
（4）Ⅴ是用惰性电极电解制得Zn和MnO2，则阳极的电极反应式为______．
（5）绿色化学思想在本工艺中得到了充分体现，在本工艺流程中可循环使用的物质有：MnO2、ZnCO3、MnCO3、______和______（写化学式）．
解：（1）流程图分析生成沉淀硫，MnO2、CuS与硫酸反应生成MnSO4、CuSO4、H2O，配平书写化学方程式为：MnO2+CuS+2H2SO4=S↓+MnSO4+CuSO4+2H2O，
故答案为：MnO2+CuS+2H2SO4=S↓+MnSO4+CuSO4+2H2O；
（2）图表数据分析，pH至5.2～5.4时铁离子和铝离子全部沉淀；Ⅲ中加入MnO2的作用是做氧化剂氧化亚铁离子易于调节溶液PH全部沉淀，
故答案为：Fe（OH）3、Al（OH）3；将Fe2+氧化成Fe3+；
（3）图象分析可知温度高时析出硫酸钠，温度低时析出硫酸钠结晶水合物晶体，所以需要趁热过滤；洗涤晶体时用乙醇洗涤避免形成结晶水合物，
故答案为：趁热过滤，防止形成 Na2SO4?10H2O；
（4）流程图中得到产物为二氧化锰和锌分析，得到锌是锌离子在阴极得到电子析出；二氧化锰是在阳极锰离子失电子生成，电极反应为：Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+；
故答案为：Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+；
（5）依据流程图中物质的反应和物质的生成分析可知锌、硫酸是可以循环使用的试剂，故答案为：Zn；H2SO4；
分析：（1）依据流程图分析生成沉淀硫，MnO2、CuS与硫酸反应生成MnSO4、CuSO4、H2O，分析可知发生氧化还原反应；
（2）依据图表数据分析，pH至5.2～5.4时铁离子和铝离子全部沉淀；Ⅲ中加入MnO2的作用是做氧化剂氧化亚铁离子；
（3）依据图象的溶解度随温度变化分析判断，得到硫酸钠的适宜条件，注意溶解度的影响；
（4）流程图中得到产物为二氧化锰和锌分析，得到锌是锌离子在阴极得到电子析出；二氧化锰是在阳极失电子生成；
（5）在流程图中做为原料参加反应，过程中最后生成的物质是可以循环利用的物质分析判断．
点评：本题考查了物质制备实验的分析判断，物质溶解性的理解应用，电解原理的应用判断．电极反应的产物判断和电极反应书写，题目难度较大．
故答案为：MnO2+CuS+2H2SO4=S↓+MnSO4+CuSO4+2H2O；
（2）图表数据分析，pH至5.2～5.4时铁离子和铝离子全部沉淀；Ⅲ中加入MnO2的作用是做氧化剂氧化亚铁离子易于调节溶液PH全部沉淀，
故答案为：Fe（OH）3、Al（OH）3；将Fe2+氧化成Fe3+；
（3）图象分析可知温度高时析出硫酸钠，温度低时析出硫酸钠结晶水合物晶体，所以需要趁热过滤；洗涤晶体时用乙醇洗涤避免形成结晶水合物，
故答案为：趁热过滤，防止形成 Na2SO4?10H2O；
（4）流程图中得到产物为二氧化锰和锌分析，得到锌是锌离子在阴极得到电子析出；二氧化锰是在阳极锰离子失电子生成，电极反应为：Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+；
故答案为：Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+；
（5）依据流程图中物质的反应和物质的生成分析可知锌、硫酸是可以循环使用的试剂，故答案为：Zn；H2SO4；
分析：（1）依据流程图分析生成沉淀硫，MnO2、CuS与硫酸反应生成MnSO4、CuSO4、H2O，分析可知发生氧化还原反应；
（2）依据图表数据分析，pH至5.2～5.4时铁离子和铝离子全部沉淀；Ⅲ中加入MnO2的作用是做氧化剂氧化亚铁离子；
（3）依据图象的溶解度随温度变化分析判断，得到硫酸钠的适宜条件，注意溶解度的影响；
（4）流程图中得到产物为二氧化锰和锌分析，得到锌是锌离子在阴极得到电子析出；二氧化锰是在阳极失电子生成；
（5）在流程图中做为原料参加反应，过程中最后生成的物质是可以循环利用的物质分析判断．
点评：本题考查了物质制备实验的分析判断，物质溶解性的理解应用，电解原理的应用判断．电极反应的产物判断和电极反应书写，题目难度较大．
练习册系列答案
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MnO2+Zn +2H2SO4。软锰矿中含MnO2约70%，SiO2约20%，Al2O3约4%，其余为水分；闪锌矿中含ZnS约80%，FeS、CuS、SiO2共约7%，其余为水分。科研人员开发了综合利用这两种资源的同槽酸浸工艺，制取Zn、MnO2和Na2SO4。其工艺流程如下：
（1）I的滤液中含有MnSO4、ZnSO4、CuSO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3等。写出MnO2、CuS与硫酸反应的化学方程式： ；
（2）已知Fe(OH)3、Al(OH)3、Zn(OH)2三种物质开始沉淀和完全沉淀时溶液的pH如下表：
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沉淀物 |
Fe(OH)3 |
Al(OH)3 |
Zn(OH)2 |
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开始沉淀pH |
2.3 |
4.0 |
5.6 |
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完全沉淀pH |
4.1 |
5.2 |
8.0 |
则III中调节溶液的pH至5.2～5.4，此时生成沉淀M的成分为 （写化学式），III中加入MnO2的作用是 ；
（3）Na2SO4和Na2SO4·10H2O的溶解度曲线（g/100g水）如图，则IV中得到Na2SO4固体的操作是：将分离出MnCO3和ZnCO3后的滤液升温结晶、 、用乙醇洗涤后干燥。用乙醇洗涤而不用水洗的原因是 ；
（4）V是用惰性电极电解制得Zn和MnO2，则阳极的电极反应式为 ；
（5）绿色化学思想在本工艺中得到了充分体现，在本工艺流程中可循环使用的主要物质有：MnO2、ZnCO3、MnCO3、 和 （写化学式）。