Question

【題目】工業上通過電解MnSO4和ZnSO4制取Zn和MnO2，原料為軟錳礦和閃鋅礦，軟錳礦中含MnO2約a%，SiO2約20%，Al2O3約4%，其余為水分，閃鋅礦中含ZnS約80%，FeS、CuS、SiO2共約7%，其余為水分。

I．（1）為了測量軟錳礦中MnO2含量的測定，現將14．5g軟錳礦溶于足量的稀硫酸中，加入足量的碘化鉀晶體，充分反應后，過濾，將濾液加水稀釋至1L，取25．00ml該溶液于錐形瓶中，滴入幾滴淀粉溶液作指示劑，用0．1000molL﹣1的標準Na2S2O3溶液滴定，消耗標準液50．00ml，則軟錳礦中MnO2含量 。（已知：2KI+2H2SO4+MnO2=I2+2H2O+MnSO4+K2SO4； I2+2S2O32﹣=2I﹣+S4O62﹣）

Ⅱ．研人員開發了綜合利用這兩種資源的同槽酸浸工藝，工藝流程如圖1所示。

請回答下列問題：

（2）反應I的濾液中含有MnSO4、ZnSO4、CuSO4、Fe2（SO4）3、Al2（SO4）3等．試完成反應I中生成CuSO4和MnSO4的化學方程MnO2+CuS+ = + +CuSO4+MnSO4。

（3）反應Ⅱ加入適量鋅的作用是 ；如果鋅過量，還會進一步發生反應的離子方程式為 。

（4）圖2是Na2SO4和Na2SO410H2O的溶解度曲線（g/100g水），則Ⅳ中得到Na2SO4固體的操作是：將分離出MnCO3和ZnCO3后的濾液升溫結晶→ →用乙醇洗滌→干燥．用乙醇洗滌而不用水洗的原因是 。

（5）用惰性電極電解MnSO4和ZnSO4制得Zn和MnO2的總反應是： 。

（6）本工藝可以循環利用的物質除MnO2、MnCO3、ZnCO3以外，還有 （寫化學式）。

Answer 1

【答案】（1）60%；

（2）2H2SO4；S；2H2O；

（3）將溶液中的硫酸銅轉化為銅；Zn+Fe2+=Fe+Zn2+或Zn+Mn2+=Mn+Zn2+；

（4）趁熱過濾，防止Na2SO4固體因溶解而減少，防止Na2SO4固體轉變為Na2SO410H2O晶體；

（5）MnSO4+ZnSO4+2H2OZn+MnO2+2H2SO4；

（6）Zn

【解析】

試題分析：（1）2KI+2H2SO4+MnO2=I2+2H2O+MnSO4+K2SO4；I2+2S2O32﹣=2I﹣+S4O62﹣，則

MnO2～I2～2S2O32﹣

1 2

n 0．1000molL﹣1×0．050L

解得n=0．0025mol

1L溶液中含MnO2物質的量=0．0025mol×=0．1mol

則軟錳礦中MnO2含量=×100%=60%；

（2）依據流程圖分析判斷，反應Ⅰ的濾液中含有MnSO4、ZnSO4、CuSO4、Fe2（SO4）3、Al2（SO4）3等，軟錳礦和閃鋅礦中的MnO2，CuS在酸性溶液中發生的氧化還原反應生成生成CuSO4和MnSO4硫單質，反應的化學方程式為：MnO2+CuS+2H2SO4=S↓+CuSO4+MnSO4+2H2O；

（3）流程分析，反應Ⅰ的濾液中含有MnSO4、ZnSO4、CuSO4、Fe2（SO4）3、Al2（SO4）3等，加入鋅反應生成銅，鋅的主要作用是加入適量和鐵離子反應生成亞鐵離子，把銅離子轉化為銅除去；鋅過量會繼續反應置換出鐵；反應的離子方程式為：Zn+Fe2+=Fe+Zn2+或Zn+Mn2+=Mn+Zn2+；

（4）圖像分析可知溫度高時析出硫酸鈉，溫度低時析出硫酸鈉結晶水合物晶體，所以需要趁熱過濾；洗滌晶體時用乙醇洗滌避免形成結晶水合物；

（5）流程圖中得到產物為二氧化錳和鋅分析，得到鋅是鋅離子在陰極得到電子析出，電極反應為：Zn2++2e﹣=Zn；二氧化錳是在陽極錳離子失電子生成，電極反應為：Mn2+﹣2e﹣+2H2O=MnO2+4H+，反應的化學方程式為：MnSO4+ZnSO4+2H2OZn+MnO2+2H2SO4；

（6）依據流程圖可知能循環使用的物質為Zn、ZnCO3、MnCO3和MnO2。