题目内容
【题目】工业上通过电解MnSO4和ZnSO4制取Zn和MnO2，原料为软锰矿和闪锌矿。软锰矿主要含有MnO2(约70%)、SiO2、Al2O3，闪锌矿主要含有ZnS(约80%)、FeS、CuS、SiO2。
I．（1）为了测量软锰矿中MnO2含量的测定，现将14.5g软锰矿溶于足量的稀硫酸中，加入足量的碘化钾晶体，充分反应后，过滤，将滤液加水稀释至1L，取25.00ml该溶液于锥形瓶中，滴入几滴淀粉溶液作指示剂，用0.1000mol·L﹣1的标准Na2S2O3溶液滴定，消耗标准液50.00ml，则软锰矿中MnO2含量____。（已知：2KI+2H2SO4+MnO2=I2+2H2O+MnSO4+K2SO4；I2+2S2O32﹣=2I﹣+S4O62﹣）
Ⅱ．研人员开发了综合利用这两种资源的同槽酸浸工艺，工艺流程如图所示。请回答下列问题：
（2）反应Ⅰ后过滤所得滤液中含有有Mn2+、Zn2+、Cu2+、Fe3+、Al3+等金属阳离子。试写出反应Ⅰ中生成CuSO4的化学方程式____________。
（3）若反成Ⅱ加入的锌过量,还会进一步发生反应的离子方程式为_________。
（4）反应Ⅲ中加入MnO2的作用是（离子方程式表示)______________________。
（5）反应Ⅴ的条件是电解，电解时均用惰性电极，阳极发生的电极反应可表示为__________。
（6）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→干燥．用乙醇洗涤而不用水洗的原因是___________。
【答案】60% MnO2 + CuS+ 2H2SO4 = S↓+ MnSO4+ CuSO4+ 2H2O Zn+Fe2+=Zn2++Fe 或 Zn+Mn2+=Zn2++Mn 4H++MnO2+2Fe2+=Mn2++2Fe3++2H2O Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+ 趁热过滤 防止Na2SO4固体因溶解而减少；避免形成结晶水合物
【解析】
（1）2KI+2H2SO4+MnO2=I2+2H2O+MnSO4+K2SO4；I2+2S2O32﹣=2I﹣+S4O62﹣，
MnO2～I2～2S2O32-，
1 2
n 0.1000molL-1×0.050L
n=0.0025mol，1L溶液中含MnO2物质的量=0.0025mol×
=0.1mol，则软锰矿中MnO2含量=
×100%=60%；
（2）依据流程图分析判断，反应Ⅰ的滤液中含有MnSO4、ZnSO4、CuSO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3等，软锰矿和闪锌矿中的MnO2，CuS在酸性溶液中发生的氧化还原反应生成生成CuSO4、MnSO4和硫单质，反应的化学方程式为：MnO2+CuS+2H2SO4=S+CuSO4+MnSO4+2H2O；
（3）流程分析，反应Ⅰ的滤液中含有MnSO4、ZnSO4、CuSO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3等，加入锌反应生成铜，锌的主要作用是与铁离子反应生成亚铁离子、把铜离子转化为铜除去；锌过量会继续反应置换出铁（或锰）；反应的离子方程式为：Zn+Fe2+=Fe+Zn2+（或Zn+Mn2+=Mn+Zn2+）；
（4）反应Ⅲ中加入MnO2的作用是将Fe2+氧化为Fe3+，发生的反应离子方程式为4H++MnO2+2Fe2+=Mn2++2Fe3++2H2O；
（5）反应Ⅴ的条件是电解，电解时均用惰性电极，二氧化锰是在阳极锰离子失电子生成，故阳极发生的电极反应可表示为：Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+；
（6）图象分析可知温度较高时析出硫酸钠且浓度越高其溶解度越小，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Na2SO4固体因溶解而减少；避免形成结晶水合物Na2SO410H2O晶体。
