Question

工业上常以软锰矿、闪锌矿（除主要成分为MnO₂、ZnS外还含有少量的FeS、CuS、Al₂O₃等物质）为原料制取Zn和MnO₂．
（1）已知将MnO₂、ZnS浸在硫酸溶液中有少量黄色物质析出，写出并配平该化学反应方程式：

 

．
（2）在酸浸的过程中还会发生以下反应：
a.3MnO₂+2FeS+6H₂SO₄=3MnSO₄+Fe₂（SO₄）₃+2S+6H₂O
b．MnO₂+CuS+4H₂SO₄=MnSO₄+CuSO₄+S+2H₂O
c．Al₂O₃+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂O
将酸浸所得的酸性溶液按以下的工业流程进行操作处理得溶液（Ⅳ），电解溶液（Ⅳ）即得MnO₂和Zn．

①操作①中加Zn粉后发生反应的离子方程式为：Zn+2H⁺=Zn²⁺+H₂↑、
Zn+Cu²⁺=Zn²⁺+Cu、

 

．
②操作②中加入适量X的作用是：

 

．
③操作③中所加碳酸盐的化学式是：

 

．
（3）为了从上述流程中产生的Fe（OH）₃、Al（OH）₃沉淀混合物中回收Al（OH）₃，某化学兴趣小组设计了如下两种方案图．
方案Ⅰ
方案Ⅱ
①方案Ⅰ中，AlCl₃溶液和NaAlO₂溶液反应生成Al（OH）₃的离子方程式为：

 

．
②从消耗酸碱的用量角度考虑，方案

 

（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）所消耗的酸碱少些．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：

分析：（1）将MnO₂、ZnS浸在硫酸溶液中有少量黄色物质析出，说明二氧化锰氧化硫化锌为单质硫为黄色物质，二氧化锰被还原为硫酸锰，结合原则守恒书写配平化学方程式；
（2）①操作①中加Zn粉后发生反应的离子方程式为：Zn+2H⁺=Zn²⁺+H₂↑、Zn+Cu²⁺=Zn²⁺+Cu、和铁离子反应生成亚铁离子；
②操作②中加入适量X的作用是沿河亚铁离子为铁离子，通过加入碳酸盐调节溶液PH使铁离子全部沉淀；
③操作③中所加碳酸盐不能引入新的杂质；
（3）①AlCl₃溶液和NaAlO₂溶液混合发生双水解反应生成Al（OH）₃沉淀；
②分析方案Ⅰ、Ⅱ反应过程中定量关系计算分析判断需要酸碱的量的多少．

解答： 解：（1）将MnO₂、ZnS浸在硫酸溶液中有少量黄色物质析出，说明二氧化锰氧化硫化锌为单质硫为黄色物质，二氧化锰被还原为硫酸锰，此反应的化学方程式为：MnO₂+ZnS+2H₂SO₄=MnSO₄+ZnSO₄+S↓+2H₂O；
故答案为：MnO₂+ZnS+2H₂SO₄=MnSO₄+ZnSO₄+S↓+2H₂O；
（2）①锌可以和H⁺、Cu²⁺、Fe³⁺反应，方程式为：Zn+2Fe³⁺=Zn²⁺+2Fe²⁺，故答案为：Zn+2Fe³⁺=Zn²⁺+2Fe²⁺；  
②X是MnO₂，MnO₂可将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，故答案为：将Fe²⁺氧化成Fe³⁺； 
③溶液中不能引入新的杂质离子，溶液中含有锰离子和锌离子，可加入MnCO₃或ZnCO₃ 或MnCO₃和ZnCO₃，可调节pH值，又不引入新的杂质，
故答案为：MnCO₃或ZnCO₃ 或MnCO₃和ZnCO₃；
（3）①AlCl₃溶液和NaAlO₂溶液混合发生双水解反应生成AI（OH）₃沉淀，反应的离子方程式为：Al³⁺+3AlO₂^-+6H₂O=4Al（OH）₃；
故答案为：Al³⁺+3AlO₂^-+6H₂O=4Al（OH）₃；
②反应流程Ⅰ：由方程式可知生成4molAI（OH）₃需要1molAl³⁺和3molAlO₂^-，即由铝单质生成1molAl³⁺需要3mol盐酸和由氢氧化铝与氢氧化钠反应生成3molAlO₂^-需要3mol氢氧化钠，生成nmol氢氧化铝沉淀，即消耗的NaOH和HCl的理论量（mol）都为

3n

4

，
反应流程Ⅱ，则得到同样n molAl（OH）₃，根据NaAlO₂+4HCl=NaCl+AlCl₃+2H₂O，生成nmolmolAl（OH）₃消耗的HCl的理论量分别为4n mol，大于前流程的消耗量，Ⅰ流程消耗酸碱量少，故答案为：Ⅰ．

点评：本题是一道综合题，题目难度较大，掌握铝三角相关的方程式是解题的关键．