Question

5．我国盛产软锰矿和闪锌矿，某化工厂以软锰矿、闪锌矿（主要成分为MnO₂、ZnS，还含有少量的FeS、CuS、Al₂O₃等物质）为原料制取Zn和MnO₂，其流程如下：
回答下列问题：
（1）操作①中发生多种反应，其中MnO₂和FeS在硫酸下生成单质S的化学反应方程式为：3MnO₂+2FeS+6H₂SO₄=3MnSO₄+Fe₂（SO₄）₃+2S+6H₂O．
（2）操作②中分离产物的方法为过滤，沉淀物X中除了单质S外，还有Cu（填化学式）．操作②中发生反应的离子方程式有：Zn+Cu²⁺=Zn²⁺+Cu、Zn+2Fe³⁺=Zn²⁺+2Fe²⁺．
（3）操作③中物质Y最适宜的是C．
A．Fe      B．Al      C．MnO₂       D．K₂Cr₂O₇
（4）操作④中碳酸盐可选C、D．
A．CaCO₃       B．Na₂CO₃       C．MnCO₃       D．ZnCO₃
（5）操作⑤中电解时阴极发生的反应为：Zn²⁺+2e^-=Zn．

Answer 1

分析 软锰矿、闪锌矿（主要成分为MnO₂、ZnS，还含有少量的FeS、CuS、Al₂O₃等物质）溶于硫酸得含有Mn ²⁺、Fe³⁺、Zn²⁺、Fe²⁺、Cu²⁺的酸性溶液，向其中加入适量的锌粉，将铜离子置换出来得沉淀X含有铜，同时将铁离子还原为亚铁离子，再向溶液中加入氧化剂将亚铁离子氧化成铁离子，加氧化剂的同时不能引入新的杂质，所以可以用二氧化锰作氧化剂，步骤④中用碳酸盐调节溶液的pH值，使铁离子和铝离子沉淀，过滤得滤液中含有Mn ²⁺、Zn²⁺，电解滤液得锌和二氧化锰，据此答题．

解答 解：软锰矿、闪锌矿（主要成分为MnO₂、ZnS，还含有少量的FeS、CuS、Al₂O₃等物质）溶于硫酸得含有Mn ²⁺、Fe³⁺、Zn²⁺、Fe²⁺、Cu²⁺的酸性溶液，向其中加入适量的锌粉，将铜离子置换出来得沉淀X含有铜，同时将铁离子还原为亚铁离子，再向溶液中加入氧化剂将亚铁离子氧化成铁离子，加氧化剂的同时不能引入新的杂质，所以可以用二氧化锰作氧化剂，步骤④中用碳酸盐调节溶液的pH值，使铁离子和铝离子沉淀，过滤得滤液中含有Mn ²⁺、Zn²⁺，电解滤液得锌和二氧化锰，
（1）操作①中发生多种反应，其中MnO₂和FeS在硫酸下发生氧化还原反应生成单质S、硫酸锰、硫酸铁，反应的化学反应方程式为3MnO₂+2FeS+6H₂SO₄=3MnSO₄+Fe₂（SO₄）₃+2S+6H₂O，
故答案为：3MnO₂+2FeS+6H₂SO₄=3MnSO₄+Fe₂（SO₄）₃+2S+6H₂O；
（2）操作②是分离固体和溶液，可以用过滤的方法，根据上面的分析可知沉淀物X中除了单质S外，还 Cu，操作②中发生反应的离子方程式为Zn+Cu²⁺=Zn²⁺+Cu、Zn+2Fe³⁺=Zn²⁺+2Fe²⁺，
故答案为：过滤；Cu；Zn+Cu²⁺=Zn²⁺+Cu、Zn+2Fe³⁺=Zn²⁺+2Fe²⁺；
（3）根据上面的分析可知，操作③中物质Y最适宜的是MnO₂，故选C；
（4）由于溶液中含有锌离子和锰离子，所以调节pH值时可用MnCO₃、ZnCO₃，这样不引入新的杂质，故选C、D；
（5）电解含有Mn ²⁺、Zn²⁺的溶液时，阴极上锌离子发生还原反应生成锌单质，反应的电极反应为Zn²⁺+2e^-=Zn，故答案为：Zn²⁺+2e^-=Zn．

点评 本题考查学生对元素及其化合物的主要性质的掌握、书写电极反应方程式、阅读题目获取新信息能力、对工艺流程的理解等，难度中等，需要学生具备扎实的基础与综合运用知识、信息分析解决问题能力．