Question

5．我國盛產軟錳礦和閃鋅礦，某化工廠以軟錳礦、閃鋅礦（主要成分為MnO₂、ZnS，還含有少量的FeS、CuS、Al₂O₃等物質）為原料制取Zn和MnO₂，其流程如下：
回答下列問題：
（1）操作①中發生多種反應，其中MnO₂和FeS在硫酸下生成單質S的化學反應方程式為：3MnO₂+2FeS+6H₂SO₄=3MnSO₄+Fe₂（SO₄）₃+2S+6H₂O．
（2）操作②中分離產物的方法為過濾，沉淀物X中除了單質S外，還有Cu（填化學式）．操作②中發生反應的離子方程式有：Zn+Cu²⁺=Zn²⁺+Cu、Zn+2Fe³⁺=Zn²⁺+2Fe²⁺．
（3）操作③中物質Y最適宜的是C．
A．Fe      B．Al      C．MnO₂       D．K₂Cr₂O₇
（4）操作④中碳酸鹽可選C、D．
A．CaCO₃       B．Na₂CO₃       C．MnCO₃       D．ZnCO₃
（5）操作⑤中電解時陰極發生的反應為：Zn²⁺+2e^-=Zn．

Answer 1

分析 軟錳礦、閃鋅礦（主要成分為MnO₂、ZnS，還含有少量的FeS、CuS、Al₂O₃等物質）溶于硫酸得含有Mn ²⁺、Fe³⁺、Zn²⁺、Fe²⁺、Cu²⁺的酸性溶液，向其中加入適量的鋅粉，將銅離子置換出來得沉淀X含有銅，同時將鐵離子還原為亞鐵離子，再向溶液中加入氧化劑將亞鐵離子氧化成鐵離子，加氧化劑的同時不能引入新的雜質，所以可以用二氧化錳作氧化劑，步驟④中用碳酸鹽調節溶液的pH值，使鐵離子和鋁離子沉淀，過濾得濾液中含有Mn ²⁺、Zn²⁺，電解濾液得鋅和二氧化錳，據此答題．

解答 解：軟錳礦、閃鋅礦（主要成分為MnO₂、ZnS，還含有少量的FeS、CuS、Al₂O₃等物質）溶于硫酸得含有Mn ²⁺、Fe³⁺、Zn²⁺、Fe²⁺、Cu²⁺的酸性溶液，向其中加入適量的鋅粉，將銅離子置換出來得沉淀X含有銅，同時將鐵離子還原為亞鐵離子，再向溶液中加入氧化劑將亞鐵離子氧化成鐵離子，加氧化劑的同時不能引入新的雜質，所以可以用二氧化錳作氧化劑，步驟④中用碳酸鹽調節溶液的pH值，使鐵離子和鋁離子沉淀，過濾得濾液中含有Mn ²⁺、Zn²⁺，電解濾液得鋅和二氧化錳，
（1）操作①中發生多種反應，其中MnO₂和FeS在硫酸下發生氧化還原反應生成單質S、硫酸錳、硫酸鐵，反應的化學反應方程式為3MnO₂+2FeS+6H₂SO₄=3MnSO₄+Fe₂（SO₄）₃+2S+6H₂O，
故答案為：3MnO₂+2FeS+6H₂SO₄=3MnSO₄+Fe₂（SO₄）₃+2S+6H₂O；
（2）操作②是分離固體和溶液，可以用過濾的方法，根據上面的分析可知沉淀物X中除了單質S外，還 Cu，操作②中發生反應的離子方程式為Zn+Cu²⁺=Zn²⁺+Cu、Zn+2Fe³⁺=Zn²⁺+2Fe²⁺，
故答案為：過濾；Cu；Zn+Cu²⁺=Zn²⁺+Cu、Zn+2Fe³⁺=Zn²⁺+2Fe²⁺；
（3）根據上面的分析可知，操作③中物質Y最適宜的是MnO₂，故選C；
（4）由于溶液中含有鋅離子和錳離子，所以調節pH值時可用MnCO₃、ZnCO₃，這樣不引入新的雜質，故選C、D；
（5）電解含有Mn ²⁺、Zn²⁺的溶液時，陰極上鋅離子發生還原反應生成鋅單質，反應的電極反應為Zn²⁺+2e^-=Zn，故答案為：Zn²⁺+2e^-=Zn．

點評 本題考查學生對元素及其化合物的主要性質的掌握、書寫電極反應方程式、閱讀題目獲取新信息能力、對工藝流程的理解等，難度中等，需要學生具備扎實的基礎與綜合運用知識、信息分析解決問題能力．