Question

4．以软锰矿（主要成份为MnO₂和SiO₂，含少量Al₂O₃）和闪锌矿（主要成份ZnS和SiO₂，含少量FeS、CuS）为原料生产MnO₂、锌及副产品Cu的工艺流程如下：

（1）试剂X的化学式为H₂SO₄．
（2）已知MnO₂具有强氧化性，滤渣Y中含有一种单质，该单质是S；步骤③MnO₂的作用是将Fe²⁺氧化为Fe³⁺．
（3）步骤②加Zn粉时，Zn与Fe₂（SO₄）₃溶液反应的离子方程式为Zn+2Fe³⁺═Zn²⁺+2Fe²⁺．
（4）步骤④发生反应的离子方程式为MnCO₃+2H⁺═Mn²⁺+CO₂↑+H₂O．
（5）已知：K_sp[ZnS]=2×10^-22，K_sp[MnS]=2×10^-10
K_sp[ZnCO₃]=1.4×10^-11，K_sp[MnCO₃]=1.8×10^-11
请利用上述数据，调节pH用MnCO₃而不用MnS的原因是硫化锌的溶度积较小，若加入MnS调节pH时，可能会使锌离子转化成硫化锌沉淀．
（6）滤渣Z除MnCO₃、ZnCO₃外，主要成分为Al（OH）₃ Fe（OH）₃．
（7）步骤⑤的电解产物Zn、MnO₂、H₂SO₄的物质的量之比是1：1：2．

Answer 1

分析 以软锰矿（主要成份为MnO₂和SiO₂，含少量Al₂O₃）和闪锌矿（主要成份ZnS和SiO₂，含少量FeS、CuS）为原料生产MnO₂、锌及副产品Cu，软锰矿和闪锌矿粉碎后加入试剂X为硫酸酸溶后得到滤渣Y为S、SiO₂，得到滤液主要含有MnSO₄、ZnSO₄、Al₂（SO₄）₃、Fe₂（SO₄）₃、CuSO₄等，加入过量的锌粉过滤得到滤渣为Cu、Zn，滤液为MnSO₄、ZnSO₄、Al₂（SO₄）₃、FeSO₄，加入MnO₂氧化亚铁离子为铁离子，加入MnCO₃调节溶液PH沉淀铝离子、铁离子、锌离子和部分锰离子，过滤得到沉淀主要为MnCO₃、ZnCO₃、Al（OH）₃ Fe（OH）₃、滤液为MnSO₄、ZnSO₄，电解混合溶液得到Zn、MnO₂、H₂SO₄，据此分析判断，

解答 解：（1）分析可知X为H₂SO₄，
故答案为：H₂SO₄；
（2）MnO₂具有强氧化性，硫离子被也会为硫单质，滤渣Y中含有一种单质为S，步骤③MnO₂的作用是将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，
故答案为：S；将Fe²⁺氧化为Fe³⁺；
（3）步骤②加Zn粉时，Zn与Fe₂（SO₄）₃溶液反应的离子方程式为：Zn+2Fe³⁺═Zn²⁺+2Fe²⁺，
故答案为：Zn+2Fe³⁺═Zn²⁺+2Fe²⁺；
（4）步骤④发生反应的离子方程式为：MnCO₃+2H⁺═Mn²⁺+CO₂↑+H₂O，
故答案为：MnCO₃+2H⁺═Mn²⁺+CO₂↑+H₂O；
（5）调节pH用MnCO₃而不用MnS的原因是：K_sp[ZnS]=2×10^-22，K_sp[MnS]=2×10^-10，K_sp[ZnCO₃]=1.4×10^-11，K_sp[MnCO₃]=1.8×10^-11，硫化锌的溶度积较小，若加入MnS调节pH时，可能会使锌离子转化成硫化锌沉淀，
故答案为：硫化锌的溶度积较小，若加入MnS调节pH时，可能会使锌离子转化成硫化锌沉淀；
（6）滤渣Z除MnCO₃、ZnCO₃外，主要成分为Al（OH）₃；Fe（OH）₃，
故答案为：Al（OH）₃；Fe（OH）₃；
（7）电解MnSO₄、ZnSO₄混合溶液，阳极电极反应Mn²⁺-2e^-+2H₂O=MnO₂+4H⁺，阴极电极反应为Zn²⁺+2e^-=Zn，电子守恒得到步骤⑤的电解产物Zn、MnO₂、H₂SO₄的物质的量之比是1：1：2，
故答案为：1：1：2．

点评 本题考查了物质分离提纯的实验过程分析、物质性质、离子沉淀条件、氧化还原反应的应用、电极原理等知识点，掌握基础是解题关键，题目难度中等．