[题目]某工厂用软锰矿(主要成分是MnO2.含少量Al2O3和SiO2)和闪锌矿(主要成分是ZnS.含少量FeS.CuS等杂质)为原料制备MnO2和Zn.其简化流程如下:已知:反应Ⅰ中所有金属元素均以离子形式存在.回答下列问题:(1)滤渣1中除了SiO2以外.还有一种淡黄色物质.该物质是由MnO2.CuS与硫酸共热时产生的.请写出该反应的离子方程式 .(2)反应Ⅱ中� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

【题目】某工厂用软锰矿（主要成分是MnO2，含少量Al2O3和SiO2）和闪锌矿（主要成分是ZnS，含少量FeS、CuS等杂质）为原料制备MnO2和Zn（干电池原料），其简化流程如下：

已知：反应Ⅰ中所有金属元素均以离子形式存在。

回答下列问题：

（1）滤渣1中除了SiO2以外，还有一种淡黄色物质，该物质是由MnO2、CuS与硫酸共热时产生的，请写出该反应的离子方程式________________________________。

（2）反应Ⅱ中加入适量金属锌的目的是为了回收某种金属，滤渣2的主要成分是______（填名称）。

（3）反应Ⅲ中MnO2的作用是______，另外一种物质X可以是______。（填字母代号）

a．MgO b．Zn(OH)2 c．Cu2(OH)2CO3 d．MnCO3

（4）反应Ⅳ中电极均是惰性电极，写出阳极电极反应式_______________。本工艺可以循环利用的物质有MnO2、Zn和_____。

（5）已知：H2S的电离常数K1=1.0×107，K2=7.0×1015。0.1 mol/L NaHS的pH___7(填“＞”“＝”或“＜”），理由是________________________________________。

（6）在废水处理领域中常用H2S将Mn2+转化为MnS除去，向含有0.020 mol·L1 Mn2+废水中通入一定量的H2S气体，调节溶液的pH=a，当HS浓度为1.0×104 mol·L1时，Mn2+开始沉淀，则a=________。[已知：Ksp(MnS)=1.4×1015]

【答案】 CuS＋MnO2＋4H＋Cu2＋＋Mn2＋＋S↓＋2H2O Cu 将Fe2+氧化为Fe3+ bd Mn2＋2e＋2H2O＝MnO2＋4H＋ H2SO4 ＞ HS的水解常数为＞7.0×1015，水解程度大于电离程度，溶液显碱性，pH＞7 5

【解析】试题分析：（1）依题意，MnO2、CuS、H2SO4反应生成MnSO4、CuSO4、S、H2O，锰元素由+4降为为+2价，硫元素由—2升为0价，根据最小公倍数法配平；（2）根据流程图，Ⅲ是除去溶液中的铁离子、铝离子；II中加入适量Zn，充分反应后过滤，得到Cu;(3) II中加入适量Zn，发生的反应为Zn+Cu2+=Zn2++Cu、Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+，则II的滤液中无铁离子，只有亚铁离子，为了将亚铁离子除去，需要先将其氧化为铁离子，再用氢氧化锌、氧化锌等调节溶液pH将其完全变为氢氧化铁沉淀，因此III中加入的二氧化锰是将Fe2+氧化成Fe3+的氧化剂；（4）电解前，V溶液中含有锌离子、锰离子，由此推断电解时锌元素由+2降为0价，得到电子，发生还原反应，说明Zn是阴极产物；锰元素由+2升为+4价，失去电子，发生氧化反应，说明二氧化锰是阳极产物，即Mn2+—2e－→MnO2；

（5）根据HS-的电离平衡常数与水解平衡常数判断NaHS的pH；（6）根据Ksp(MnS)=1.4×1015，可计算向含有0.020 mol·L1 Mn2+废水中通入一定量的H2S气体Mn2+开始沉淀时S2浓度，再根据H2S的电离常数K2=7.0×1015计算氢离子浓度。

解析：根据以上分析（1）依题意，MnO2、CuS、H2SO4反应生成MnSO4、CuSO4、S、H2O，锰元素由+4降为为+2价，硫元素由—2升为0价，根据最小公倍数法配平，则该反应为CuS＋MnO2＋4H＋Cu2＋＋Mn2＋＋S↓＋2H2O；（2）根据流程图，Ⅲ是除去溶液中的铁离子、铝离子；II中加入适量Zn，得到Cu，滤渣2的主要成分是Cu；(3) II中加入适量Zn， II的滤液中有亚铁离子，为了将亚铁离子除去，需要先将其氧化为铁离子；为不引入新杂质，再用氢氧化锌、氧化锌、碳酸锰等调节溶液pH将其完全变为氢氧化铁沉淀，因此III中加入的二氧化锰是将Fe2+氧化成Fe3+的氧化剂，另外一种物质X可以是氢氧化锌、氧化锌、碳酸锰等，所以选bd；（4）电解前，V溶液中含有锌离子、锰离子，由此推断电解时锌元素由+2降为0价，得到电子，发生还原反应，说明Zn是阴极产物；锰元素由+2升为+4价，失去电子，发生氧化反应，说明二氧化锰是阳极产物即Mn2+—2e－→MnO2，左边带4个正电，右边不带电，呈酸性的V溶液中只能用氢离子使左右电荷守恒，则Mn2+—2e－→MnO2+4H+；左边比右边少4H、2O，根据原子个数守恒可得阳极反应式：Mn2+2e－+2H2O=MnO2+4H+；Mn2＋2e＋2H2O＝MnO2＋4H＋；根据电极反应式，电解中有硫酸生成，本工艺可以循环利用的物质有MnO2、Zn和H2SO4

（5）根据HS-的电离平衡常数与HS-水解平衡常数=大于 7.0×1015 ，水解大于电离，所以NaHS的pH>7；（6）根据Ksp(MnS)= 1.4×1015，可计算向含有0.020 mol·L1 Mn2+废水中通入一定量的H2S气体Mn2+开始沉淀时S2浓度等于， H2S的电离常数K2=7.0×1015， , ，氢离子浓度= ，所以PH=5。