Question

【題目】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）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，配平如下的化學方程式：MnO2+FeS+H2SO4=MnSO4+Fe2(SO4)3+S+H2O_____

（2）將所得含有Mn2+、Fe3+、Cu2+、Al3+、Zn2+的酸性溶液按如圖甲的工業流程進行操作處理得溶液（IV），電解溶液（IV）即得MnO2和Zn．

a、操作①中加Zn粉后發生反應的離子方程式為 ______ ．

b、操作②中加入適量X的作用是什么 ______ ；X的首選物的化學式是： ______ ．

c、操作③中所加碳酸鹽的化學式是 ______ ．

（3）為了從上述流程中產生的Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀混合物中回收Al(OH)3，工廠設計了如圖乙的有關流程圖．

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

b、若使用如圖丙流程回收處理，請比較兩個流程消耗酸堿的用量？ ______ ．

Answer 1

【答案】3MnO2+ 2FeS +6 H2SO4 = 3MnSO4 + Fe2(SO4)3+2S+6H2O Zn+2Fe3+=Zn2++2Fe2+，Zn + Cu2+ =Zn2+ + Cu 將Fe2+氧化成Fe3+ MnO2 MnCO3或ZnCO3 Al3++3AlO2－+6H2O=4 Al(OH)3↓ 按丙流程，則得到同樣nmolAl(OH)3，消耗的NaOH、HCl的理論量均為nmol，大于乙流程的消耗量，相對而言，乙流程更符合節約的原則。

【解析】

⑴根據氧化還原反應配平方程式。

⑵加入鋅，先是鐵離子反應，再是銅離子反應，為了除掉鐵元素，用氧化劑氧化亞鐵離子變為鐵離子，再通過調節溶液的pH值來除掉鐵離子，一般用碳酸錳等。

⑶得到nmol氫氧化鋁，根據化學方程式求出需要的鋁離子和偏鋁酸根離子的物質的量，再根據方程式計算需要消耗得鹽酸和氫氧化鈉的物質的量，分析乙、丙兩種流程得到的相同的氫氧化鋁消耗的鹽酸和氫氧化鈉的量來得出哪種方式更優。

⑴在一定條件下，將這兩種礦粉在硫酸溶液中相互作用，配平如下的化學方程式：MnO2中Mn的化合價降低2價，1molMnO2得到2mol電子，FeS中鐵和硫的化合價都升高，1molFeS失去3mol電子，因此轉移電子數為6，在FeS前面配系數2，MnO2配系數為3，再根據質量守恒配平其他物質的系數：3MnO2+ 2FeS +6H2SO4 = 3MnSO4 + Fe2(SO4)3+2S+6H2O，故答案為：3MnO2+ 2FeS +6H2SO4 = 3MnSO4 + Fe2(SO4)3+2S+6H2O。

⑵a、操作①中加Zn粉后發生反應的離子方程式為Zn+2Fe3+=Zn2++2Fe2+，Zn + Cu2+ =Zn2+ + Cu，故答案為：Zn+2Fe3+=Zn2++2Fe2+，Zn + Cu2+ =Zn2+ + Cu。

b、后面要將鐵元素除掉，因此要先將亞鐵離子氧化，操作②中加入適量X的作用是將Fe2+氧化成Fe3+，為了不引入新的雜質，因此X的首選物的化學式是：MnO2，故答案為：將Fe2+氧化成Fe3+，MnO2。

c、不引入新的雜質且要調節溶液的pH值，則操作③中所加碳酸鹽的化學式是MnCO3或ZnCO3或MnCO3，故答案為：MnCO3或ZnCO33。

⑶a、流程乙中發生反應的離子方程式為：2Al+6H+=2Al3++3H2↑，Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O，Al3++3AlO2－+6H2O=4 Al(OH)3↓，若總共得到n mol Al(OH)3，根據方程式，需要AlO2－的物質的量為mol，則需要NaOH的物質的量為mol，Al3+的物質的量為mol，消耗鹽酸的物質的量為mol，因此消耗的NaOH和HCl的理論量（mol）分別為mol、mol，故答案為：Al3++3AlO2－+6H2O=4 Al(OH)3↓；；。

b、若使用如圖丙流程回收處理，發生反應的離子方程式為：Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O，AlO2-+H++H2O=Al(OH)3↓，生成n mol Al(OH)3，需要n mol鹽酸和n mol偏鋁酸根，生成n mol偏鋁酸根需要n mol氫氧化鋁和n mol氫氧化鈉，因此按丙流程，則得到同樣nmolAl(OH)3，消耗的NaOH、HCl的理論量分別為nmol，大于乙流程的消耗量，相對而言，乙流程更符合節約的原則，故答案為：按丙流程，則得到同樣nmolAl(OH)3，消耗的NaOH、HCl的理論量分別為nmol，大于乙流程的消耗量，相對而言，乙流程更符合節約的原則。