Question

某工厂用软锰矿（含MnO₂约70%及Al₂O₃）和闪锌矿（含ZnS约80%及FeS）共同生产MnO₂和Zn（干电池原料）：
已知①A是MnSO₄、ZnSO₄、Fe₂（SO₄）₃、Al₂（SO₄）₃的混合液．②IV中的电解反应式为MnSO₄+ZnSO₄+2H₂OMnO₂+Zn+2H₂SO₄．
（1）A中属于还原产物的是______．
（2）MnCO₃、Zn₂（OH）₂CO₃的作用是______；II需要加热的原因是______；C的化学式是______．
（3）该生产中除得到MnO₂和Zn以外，还可得到的副产品是______．
（4）如果不考虑生产中的损耗，除矿石外，需购买的化工原料是______．
（5）要从Na₂SO₄溶液中得到芒硝，需进行的操作有蒸发浓缩、______、过滤、洗涤、干燥等．
（6）从生产MnO₂和Zn的角度计算，软锰矿和闪锌矿的质量比大约是______．

Answer 1

【答案】分析：（1）比较信息①A与软锰矿中元素化合价的变化可知，A中还原产物为MnSO₄．
（2）由工艺流程可知，A中加入MnCO₃、Zn₂（OH）₂CO₃，A中的Fe³⁺、Al³⁺，经过一系列操作转化为氧化铁、氧化铝．
Fe³⁺、Al³⁺沉淀时容易形成胶体，不利于氢氧化铁、氢氧化铝沉降．
操作Ⅰ加热、浸取需要硫酸，由②可知C为硫酸，循环利用．
（3）根据流程图不难得出副产物有硫、氧化铁、氧化铝，
（4）除矿石外，需加入的物质，就是要购买的化工原料．
（5）从溶液中获得固体物质，需蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥．
（6）设软锰矿、闪锌矿的质量分别为x、y，根据②可知MnO₂、Zn的物质的量之比为1：1，据此列放出计算x：y的值．
解答：解：（1）比较信息①A与软锰矿中元素化合价的变化可知，Mn元素化合价由+4价降低为+2价，所以A中还原产物为MnSO₄．
故答案为：MnSO₄．
（2）由工艺流程可知，MnCO₃、Zn₂（OH）₂CO₃的作用就是调节pH，使Fe³⁺、Al³⁺沉淀完全．
Fe³⁺、Al³⁺沉淀容易形成胶体，不利于氢氧化铁、氢氧化铝沉降，Ⅱ中加热的目的是加速沉淀生成，防止胶体出现，并使形成胶体的氢氧化铝和氢氧化铁也生成沉淀．
操作Ⅰ加热、浸取需要硫酸，由②可知C为硫酸，循环利用．
故答案为：调节溶液的pH，使Fe³⁺和 Al³⁺生成沉淀；加速沉淀生成，防止胶体出现，并使形成胶体的氢氧化铝和氢氧化铁也生成沉淀；H₂SO₄．
（3）根据流程图可知，副产物有硫、氧化铁、氧化铝．
故答案为：硫、氧化铁、氧化铝．
（4）根据流程图可知，需要加入碳酸钠、硫酸，所以除矿石外，需购买的化工原料是碳酸钠、硫酸．
故答案为：碳酸钠、硫酸．
（5）从溶液中获得固体物质，需蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥．
故答案为：冷却结晶．
（6）设软锰矿、闪锌矿的质量分别为xg、yg，根据②可知MnO₂、Zn的物质的量之比为1：1，则：
：=1：1，解得x：y=1.03．
故答案为：1.03．
点评：本实验的目的是制备二氧化锰与锌，因而需要把氧化铝、铁元素、硫元素除去．据此考查学生对工艺流程的理解、物质性质、氧化还原反应、分离提纯基本操作、化学计算等，难度中等，关键是掌握整个制备流程原理，要求学生要有扎实的基础知识和灵活应用知识解决问题的能力．