Question

【題目】工業(yè)上通過(guò)電解MnSO4和ZnSO4制取Zn和MnO2，原料為軟錳礦和閃鋅礦。軟錳礦主要含有MnO2(約70%)、SiO2、Al2O3，閃鋅礦主要含有ZnS(約80%)、FeS、CuS、SiO2。

I．（1）為了測(cè)量軟錳礦中MnO2含量的測(cè)定，現(xiàn)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(yīng)后，過(guò)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0.1000mol·L﹣1的標(biāo)準(zhǔn)Na2S2O3溶液滴定，消耗標(biāo)準(zhǔn)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(kāi)發(fā)了綜合利用這兩種資源的同槽酸浸工藝，工藝流程如圖所示。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（2）反應(yīng)Ⅰ后過(guò)濾所得濾液中含有有Mn2+、Zn2+、Cu2+、Fe3+、Al3+等金屬陽(yáng)離子。試寫(xiě)出反應(yīng)Ⅰ中生成CuSO4的化學(xué)方程式____________。

（3）若反成Ⅱ加入的鋅過(guò)量,還會(huì)進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_________。

（4）反應(yīng)Ⅲ中加入MnO2的作用是（離子方程式表示)______________________。

（5）反應(yīng)Ⅴ的條件是電解，電解時(shí)均用惰性電極，陽(yáng)極發(fā)生的電極反應(yīng)可表示為__________。

（6）圖是Na2SO4和Na2SO4·10H2O的溶解度曲線(xiàn)（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(jié)晶→___→用乙醇洗滌→干燥．用乙醇洗滌而不用水洗的原因是___________。

Answer 1

【答案】60% MnO2 + CuS+ 2H2SO4 = S↓+ MnSO4+ CuSO4+ 2H2O Zn+Fe2+=Zn2++Fe 或 Zn+Mn2+=Zn2++Mn 4H++MnO2+2Fe2+=Mn2++2Fe3++2H2O Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+ 趁熱過(guò)濾 防止Na2SO4固體因溶解而減少；避免形成結(jié)晶水合物

【解析】

（1）2KI+2H2SO4+MnO2=I2+2H2O+MnSO4+K2SO4；I2+2S2O32﹣=2I﹣+S4O62﹣，

MnO2～I(xiàn)2～2S2O32-，

1 2

n 0.1000molL-1×0.050L

n=0.0025mol，1L溶液中含MnO2物質(zhì)的量=0.0025mol×=0.1mol，則軟錳礦中MnO2含量=×100%=60%；

（2）依據(jù)流程圖分析判斷，反應(yīng)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(fā)生的氧化還原反應(yīng)生成生成CuSO4、MnSO4和硫單質(zhì)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：MnO2+CuS+2H2SO4=S+CuSO4+MnSO4+2H2O；

（3）流程分析，反應(yīng)Ⅰ的濾液中含有MnSO4、ZnSO4、CuSO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3等，加入鋅反應(yīng)生成銅，鋅的主要作用是與鐵離子反應(yīng)生成亞鐵離子、把銅離子轉(zhuǎn)化為銅除去；鋅過(guò)量會(huì)繼續(xù)反應(yīng)置換出鐵（或錳）；反應(yīng)的離子方程式為：Zn+Fe2+=Fe+Zn2+（或Zn+Mn2+=Mn+Zn2+）；

（4）反應(yīng)Ⅲ中加入MnO2的作用是將Fe2+氧化為Fe3+，發(fā)生的反應(yīng)離子方程式為4H++MnO2+2Fe2+=Mn2++2Fe3++2H2O；

（5）反應(yīng)Ⅴ的條件是電解，電解時(shí)均用惰性電極，二氧化錳是在陽(yáng)極錳離子失電子生成，故陽(yáng)極發(fā)生的電極反應(yīng)可表示為：Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+；

（6）圖象分析可知溫度較高時(shí)析出硫酸鈉且濃度越高其溶解度越小，溫度低時(shí)析出硫酸鈉結(jié)晶水合物晶體，所以需要趁熱過(guò)濾；洗滌晶體時(shí)用乙醇洗滌避免形成結(jié)晶水合物，故答案為：趁熱過(guò)濾，防止Na2SO4固體因溶解而減少；避免形成結(jié)晶水合物Na2SO410H2O晶體。