Question

【題目】（14分）某化工廠以軟錳礦、閃鋅礦（除主要成分為MnO2、ZnS外還含有少量的FeS、CuS、Al2O3等物質(zhì)）為原料制取Zn和MnO2。

（1）在一定條件下，將這兩種礦粉在硫酸溶液中相互作用，配平如下的化學(xué)方程式：

MnO2 + FeS + H2SO4MnSO4 + Fe2(SO4)3 + S + H2O

（2）將所得含有Mn2+、Fe3+、Cu2+、Al3+、Zn2+的酸性溶液按以下的工業(yè)流程進(jìn)行操作處理得溶液（IV），電解溶液（IV）即得MnO2和Zn。

a．操作①中加Zn粉后發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為 。

b．操作②中加入適量X的作用是什么 ；X的首選物的化學(xué)式是 。

c．操作③中所加碳酸鹽的化學(xué)式是 。

（3）為了從上述流程中產(chǎn)生的Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀混合物中回收Al(OH)3，工廠設(shè)計了如下的有關(guān)流程圖

a．AlCl3溶液和NaAlO2溶液反應(yīng)生成AI(OH)3的離子方程式為 ，若總共得到n molAl(OH)3，則消耗的NaOH和HCl的理論量（mol）分別為 、 。

b．若使用下列流程回收處理，請比較兩個流程消耗酸堿的用量？

Answer 1

【答案】（1）3 MnO2 + 2 FeS + 6H2SO4== 3 MnSO4 + 1 Fe2(SO4)3 + 2 S + 6 H2O (2分)

（2）a．Zn + 2Fe3+==Zn2+ + 2Fe2+、Zn + Cu2+==Zn2+ + Cu (2分)

b．將Fe2+氧化成Fe3+MnO2(2分)

c．MnCO3或ZnCO3或MnCO3和ZnCO3(2分)

（3）a．Al3++ 3AlO2－+ 6H2O==4Al(OH)3↓ (2分)(2分)

b．如按下流程，則得到同樣n molAl(OH)3，消耗的NaOH、HCl的理論量分別為n mol，大于前流程的消耗量，相對而言，前流程更符合節(jié)約的原則(2分)

【解析】試題分析：（1）在一定條件下，將這兩種礦粉在硫酸溶液中相互作用，根據(jù)原子守恒、電子守恒可得配平的化學(xué)方程式：3MnO2 + 2FeS +6H2SO4==3MnSO4 + Fe2(SO4)3 +2S + 6H2O；a．操作①向該溶液中加入Zn粉后，溶液中的Fe3+、Cu2+會與Zn發(fā)生氧化還原反應(yīng)，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Zn + 2Fe3+==Zn2+ + 2Fe2+、Zn + Cu2+==Zn2+ + Cu；根據(jù)圖示可知在酸性溶液Ⅱ中含有Fe2+、Al3+等，要將它們反應(yīng)轉(zhuǎn)化為Al(OH)3、Fe(OH)3沉淀，應(yīng)該先加入氧化劑，將溶液中的Fe2+氧化為Fe3+；為了不引入新的雜質(zhì)離子，加入的氧化劑可以是MnO2；c．操作③中所加碳酸鹽就是調(diào)整溶液的酸堿性的，根據(jù)除雜的原則，該物質(zhì)應(yīng)該是的化學(xué)式是MnCO3或ZnCO3；（3）a．AlCl3溶液和NaAlO2溶液混合發(fā)生鹽的雙水解反應(yīng)生成AI(OH)3，該反應(yīng)的離子方程式為Al3++ 3AlO2－+ 6H2O==4Al(OH)3↓；由于n(Al3+)：n(AlO2－)=1:3,所以若總共得到n molAl(OH)3，則需要消耗AlCl3的物質(zhì)的量是n/4mol，消耗NaAlO2的物質(zhì)的量是3n/4mol，根據(jù)元素守恒可知n(NaOH)=n(NaAlO2)= 3n/4mol，n(HCl)=3n(AlCl3)= 3n/4mol，b．若使用下列流程回收處理，得到同樣n molAl(OH)3，消耗的NaOH、HCl的理論量分別為n mol，大于前一個流程消耗酸堿的用量，因此相對而言，前流程更符合節(jié)約的原則。