Question

【题目】中国的锰矿石和锌矿石产地在云南、广东、青海等。软锰矿是一种常见的锰矿石，其主要成分是MnO2，含少量Al2O3和SiO2。闪锌矿主要成分是ZnS，含少量FeS、CuS、CdS等杂质，晶体属于六方晶系。现以软锰矿和闪锌矿为原料制备MnO2和Zn，其简化流程如下。

已知：Ⅰ．矿石中所有金属元素在滤液A中均以离子形式存在。

Ⅱ．各种金属离子完全沉淀的pH如下表：

	Zn2+	Mn2+	Fe2+	Fe3+	Al3+
pH	8.0	10.1	9.0	3.2	4.7

回答下列问题：

（1）步骤①中MnO2、CuS与硫酸共热时有淡黄色物质析出，请写出该反应的化学方程

式___________________。

（2）步骤②加入适量金属锌是为了回收金属，回收金属的主要成分是_________________。

（3）步骤③中MnO2的作用是________________，另外一种物质X可以是__________。

A．ZnO B．MgO Ｃ．Cu2(OH)2CO3 D．MnCO3

（4）锂离子电池的正极材料有多种，其中MnO2与Li构成LiMnO2是一种常见的正极材料。电池反应方程式为：Li1-xMnO2+LixC6=LiMnO2+6C，写出该锂离子电池的正极电极反应式_____________________。

已知：HCN的电离常数K=4.9×10－10，H2S的电离常数K1=1.3×10－7，K2=7.0×10－15，

向NaCN溶液中通入少量的H2S气体，反应的离子方程式为_______________________。

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·L－1 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1.0×10―4 mol·L－1时，Mn2+开始沉淀，则a=________。[已知：Ksp(MnS)=1.4×10－15]

Answer 1

【答案】 CuS＋MnO2＋2H2SO4CuSO4＋MnSO4＋ S＋2H2O Cu、Cd 将Fe2+氧化为Fe3+ AD Li1－xMnO2+xLi++xe－=LiMnO2 CN－+H2S=HCN+HS－ 5

【解析】矿石用硫酸酸浸时只有二氧化硅不溶，过滤后得到滤渣。滤液A中加入适量锌，将溶液中的Cu2＋、Cd2＋还原为Cu、Cd。然后加入二氧化锰氧化亚铁离子转化为铁离子，通过X调节溶液pH沉淀铁离子和铝离子，电解硫酸锰、硫酸锌得到二氧化锰、锌和硫酸。

（1）步骤①中MnO2、CuS与硫酸共热时有淡黄色物质析出，该物质是S，这说明二氧化锰是氧化剂，因此该反应的化学方程式为 CuS＋MnO2＋2H2SO4CuSO4＋MnSO4＋S＋2H2O；（2）步骤②加入适量金属锌是为了回收金属，滤液中Cu2＋、Cd2＋还原为Cu、Cd，所以回收金属的主要成分是Cu、Cd。（3）由于亚铁离子的沉淀pH解答，需要转化为铁离子，则步骤③中MnO2的作用是将Fe2+氧化为Fe3+。X是为了调节pH，由于不能引入杂质，则另外一种物质X可以是ZnO或MnCO3，答案选AD；（4）根据总反应式Li1-xMnO2+LixC6＝LiMnO2+6C可判断该锂离子电池的正极是Li1-xMnO2发生得到电子的还原反应，电极反应

式为Li1－xMnO2+xLi++xe－=LiMnO2。根据电离常数可知酸性：H2S＞HCN＞HS－，所以向NaCN溶液中通入少量的H2S气体，反应的离子方程式为CN－+H2S=HCN+HS－。Mn2+开始沉淀时溶液中S2－浓度是1.4×10－15/0.020=7.0×10-14mol/L。根据H2S的第二步电离平衡常数可知溶液中氢离子浓度是，则a=5。