Question

【題目】某工廠用軟錳礦(主要為MnO2，含雜質Al2O3和閃鋅礦(主要為ZnS，含雜質FeS) 共同生產干電池的原料Zn和MnO2，同時獲得一些副產品，工藝流程如下：

已知：硫酸浸取液的主要成分為ZnSO4、MnSO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3

（1）“浸取”時發生的反應中，還原產物為_______________ (填化學式)。

（2）①“凈化除雜”時，加入的物質X可能為______________(填選項字母)。

A.MnCO3 B. Zn2(OH)2CO3 C.NaOH D. KOH

②相關離子開始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示，加入X后，溶液pH應調整到________。

離子	開始沉淀pH	完全沉淀pH
Fe3+	2.3	3.2
A13+	4.2	5.4
Zn2+	7.2	8.0
Mn2+	8.3	9.8

（3）只用一種試劑，即可從 “灼燒”所得的Fe2O3和Al2O3混合物中分離得到Fe2O3。該反應

的離子方程式為____________________________________。

（4）“電解”時，發生反應的化學方程式為____________________________________。

（5）從Na2SO4溶液中得到芒硝晶體（Na2SO4 10H2O），需要進行的實驗操作有______、_____、過濾、洗滌、干燥等.

（6）Zn和MnO2的傳統生產工藝主要經歷礦石焙燒、硫酸浸出、電解等過程，與傳統工藝相比，該工藝流程的優點為________________________________。

（7）用生產的Zn和MnO2制成干電池，在堿性條件下工作時有MnOOH生成，則該電池正極的電極反應式為________________________________。

Answer 1

【答案】 MnSO4 A、B 5.4≤pH<7.2 Al2O3＋2OH－=2AlO＋H2O MnSO4＋ZnSO4＋2H2OMnO2＋Zn＋2H2SO4 蒸發濃縮 冷卻結晶 無SO2等污染性氣體產生；廢液可循環利用，原料利用率高（其他合理答案也可給分） MnO2＋H2O＋e－=MnOOH＋OH－

【解析】（1）比較“浸取”時閃鋅礦與軟錳礦中元素化合價的變化可知，Mn元素化合價由+4價降低為+2價，所以“浸取”時還原產物為MnSO4；（2）①“凈化除雜”時，加入的物質X的作用就是調節pH，使Fe3+、Al3+沉淀完全，但不能引入新的雜質，MnCO3、Zn2(OH)2CO3能消耗氫離子使pH增大，促進Fe3+、Al3+的水解，而過量MnCO3、Zn2(OH)2CO3也不溶于水，并為后面的產品，答案選AB；②根據表中信息，加入X后，目的是使Fe3+、Al3+轉化為沉淀，但Zn2+、Mn2+不能開始沉淀，故溶液pH應調整到5.4≤pH<7.2；（3）Al2O3能與強堿反應，而Fe2O3不能，只用一種試劑，即可從 “灼燒”所得的Fe2O3和Al2O3混合物中分離得到Fe2O3。該反應的離子方程式為：Al2O3＋2OH－=2AlO2-＋H2O；（4）根據圖中信息可知，電解后產物除鋅和二氧化錳外，還有能與碳酸鈉反應生成硫酸鈉的廢液，該廢液應該是硫酸，而反應物為硫酸錳、硫酸鋅溶液，則“電解”時，發生反應的化學方程式為：MnSO4＋ZnSO4＋2H2OMnO2＋Zn＋2H2SO4；（5）從Na2SO4溶液中得到芒硝晶體（Na2SO4 10H2O），需要進行的實驗操作有蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥等；（6）從傳統的工藝流程上看，2ZnS+O2 2ZnO+2SO2、2C+O2 2CO、ZnO+CO Zn（g）+CO2反應都需要在高溫下進行，因此都需要消耗大量的能量；同時有SO2生成會污染環境；而現在新工藝過程中，消耗的能量較小，而且不產生有毒的二氧化硫氣體，有利于環保，故答案為無SO2等污染性氣體產生；廢液可循環利用，原料利用率高；（7）用生產的Zn和MnO2制成干電池，在堿性條件下工作時有MnOOH生成，則該電池正極MnO2得電子生成MnOOH，電極反應式為MnO2＋H2O＋e－=MnOOH＋OH－。