Question

【題目】某工廠用軟錳礦（主要成分是MnO2，含少量Al2O3和SiO2）和閃鋅礦（主要成分是ZnS，含少量FeS、CuS等雜質(zhì)）為原料制備MnO2和Zn（干電池原料），其簡(jiǎn)化流程如下：

已知：反應(yīng)Ⅰ中所有金屬元素均以離子形式存在。回答下列問(wèn)題：

（1）濾渣1中除了SiO2以外，還有一種淡黃色物質(zhì)，該物質(zhì)是由MnO2、CuS與硫酸共熱時(shí)產(chǎn)生的，請(qǐng)寫出該反應(yīng)還原產(chǎn)物的化學(xué)式____。

（2）反應(yīng)Ⅱ中加入適量金屬鋅的目的是為了回收某種金屬，請(qǐng)寫出該反應(yīng)的離子方程式______。

（3）反應(yīng)Ⅲ中X可以是______。（填字母代號(hào)）它的作用是______。

a．MgO b．Zn(OH)2 c．Cu2(OH)2CO3 d．MnCO3

（4）反應(yīng)Ⅳ中電極均是惰性電極，寫出陰極電極反應(yīng)式_______________。

（5）已知：H2S的電離常數(shù)K1=1.0×107，K2=7.0×1015。0.1 mol/L NaHS的pH__7(填“＞”“＝”或“＜”），理由是____。

（6）在廢水處理領(lǐng)域中常用H2S將Mn2+轉(zhuǎn)化為MnS除去，向含有0.020 mol·L1 Mn2+廢水中通入一定量的H2S氣體，調(diào)節(jié)溶液的pH=a，當(dāng)HS濃度為1.0×104 mol·L1時(shí)，Mn2+開(kāi)始沉淀，則a=_____。[已知：Ksp(MnS)=1.4×1015]

Answer 1

【答案】MnSO4 Cu2＋＋Zn＝Cu+ Zn2＋ bd 增大溶液的pH，使 Fe3+ 和Al3+生成沉淀 Zn2++2e＝Zn ＞ HS-的水解常數(shù)=10－14 /10－7=10-7，10-7＞7.0×1015，水解程度大于電離程度，溶液顯堿性，pH＞7 5

【解析】

（1）MnO2、CuS與硫酸共熱發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫單質(zhì)，根據(jù)化合價(jià)升降規(guī)律判斷還原產(chǎn)物；

（2）根據(jù)流程圖，反應(yīng)Ⅱ中加入適量金屬鋅置換出了金屬銅；

（3）根據(jù)流程圖，反應(yīng)Ⅲ中加入X的目的是調(diào)節(jié)溶液pH使 Fe3+ 和Al3+生成沉淀；

（4）反應(yīng)Ⅳ中，陰極發(fā)生還原反應(yīng)生成金屬鋅；

（5）NaHS溶液中HS-既能水解又能電離，根據(jù)水解和電離常數(shù)判斷溶液的酸堿性；

（6）調(diào)節(jié)溶液的pH=a，當(dāng)HS濃度為1.0×104 mol·L1時(shí)，Mn2+開(kāi)始沉淀，根據(jù)Ksp(MnS)=1.4×1015可計(jì)算S2濃度，再根據(jù)計(jì)算氫離子濃度，最后得出a值。

（1）MnO2、CuS與硫酸共熱發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成MnSO4、CuSO4、S、H2O，CuS中硫元素化合價(jià)升高，氧化產(chǎn)物是S單質(zhì)，錳元素由+4價(jià)降低為+2，所以還原產(chǎn)物是MnSO4；

（2）根據(jù)流程圖，反應(yīng)Ⅱ中加入適量金屬鋅置換出了金屬銅，反應(yīng)的離子方程式是Cu2＋＋Zn＝Cu+ Zn2＋；

（3）根據(jù)流程圖，反應(yīng)Ⅲ中加入X的目的是增大溶液的pH使Fe3+和Al3+生成沉淀；a．若加入MgO，引入雜質(zhì)Mg2+，故不選A；b．若加入Zn(OH)2，能調(diào)節(jié)pH且不引入雜質(zhì)，故選b；c．若加入Cu2(OH)2CO3，引入雜質(zhì)Cu2+，故不選c；d．若加入MnCO3，能調(diào)節(jié)pH且不引入雜質(zhì)，故選d。

（4）反應(yīng)Ⅳ中，陰極發(fā)生還原反應(yīng)生成金屬鋅，陰極電極反應(yīng)式是Zn2++2e＝Zn；

（5）NaHS溶液中HS-既能水解又能電離，HS-的電離常數(shù)是7.0×1015，HS-的水解常數(shù)是，水解大于電離，溶液呈堿性pH＞7；

（6）含有0.020 mol·L1 Mn2+廢水，Mn2+開(kāi)始沉淀時(shí)S2-的濃度是7×1014，此時(shí)HS濃度為1.0×104 mol·L1，根據(jù)，，所以a=5。