题目内容
【题目】某化工厂用软锰矿(含MnO2及少量Al2O3)和闪锌矿(含ZnS及少量FeS，两者均难溶于水)联合生产Zn、MnO2，其部分生产流程如图：
已知：过滤(Ⅱ)所得滤液是MnSO4、ZnSO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3的混合液。
（1）加热、浸取时所加矿石均需粉碎，其目的是______。
（2）写出FeS和MnO2和稀硫酸反应的离子方程式______。
（3）试剂X的作用是调节溶液的pH以除去杂质离子，试剂X最好选用______。(填选项字母).
A.Zn2(OH)2CO3 B.Na2CO3 C.NH3·H2O
过滤IV所得滤渣的主要成分为_____。
（4）电解(Ⅴ)中阳极的电极反应式为_____。
（5）Zn和MnO2是制作电池的原料。某锌-锰碱性电池以KOH溶液为电解质溶液，其电池总反应式为：Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)=Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)。该电池的正极的电极反应式为_____。
【答案】加快反应（浸取）速率 2FeS+3MnO2+12H+=2Fe3++2S↓+3Mn2++6H2O A Fe(OH)3和Al(OH)3 Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+ 2MnO2(s)+H2O(l)+2e-=Mn2O3(s)+2OH-
【解析】
用软锰矿(含MnO2及少量Al2O3)和闪锌矿(含ZnS及少量FeS)联合生产Zn、MnO2，首先加入稀硫酸加热、浸取，过滤(Ⅱ)所得滤液主要含MnSO4、ZnSO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3，滤渣为二氧化锰氧化-2价的S元素得到的S单质；之后加入试剂X调节pH并加热以生成Fe(OH)3、Al(OH)3；过滤得到滤液含MnSO4、ZnSO4，加入硫酸后电解得到锌和二氧化锰，
(1)粉碎处理可以增大固体与溶液的接触面积，从而加快浸取速率；
(2)根据流程可知，酸性环境下二氧化锰将FeS氧化成Fe3+和S单质，结合电子守恒和元素守恒可得离子方程式为：2FeS+3MnO2+12H+=2Fe3++2S↓+3Mn2++6H2O；
(3)试剂X为了使溶液的pH值增大，其溶液应为碱性，且在除去Fe3+和Al3+的同时不能引入新的杂质，Na2CO3和NH3·H2O虽显碱性，但是会引入新的杂质钠离子和铵根还需要其他工艺除去，因此X最好选用Zn2(OH)2CO3，即选A，滤渣主要为Fe(OH)3和Al(OH)3；
(4)电解池中阳极发生氧化反应，根据产物Zn和MnO2可知MnO2为氧化产物，所以阳极反应为Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+；
(5)根据电极反应式Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)=Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)，可知该电池放电过程中MnO2被还原，所以正极材料为MnO2，发生还原反应，电极反应式为2MnO2(s)+H2O(l)+2e-=Mn2O3(s)+2OH-。
