Question

【題目】生 產MnO2和Zn的工藝簡化流程如圖所示(中間產物的固體部分已經略去):

軟錳礦: MnO2含量≥65%；Al2O3含量為4%。閃鋅礦: ZnS含量≥80%； FeS、CuS、CdS含量各為2%。 濾液B中含金屬離子: Zn2+、Mn2+、 Fe2+、Al3+。

試回答下列問題:

（1）步驟①中軟錳礦、閃鋅礦與硫酸溶液共熱時可析出硫，且金屬元素轉化為相應的硫酸鹽(鐵元素以+3價存在)。 其中MnO2和FeS發(fā)生的離子方程式為___________________________。

（2）步驟③ 中的MnO2也可用下列___________________物質代替(不考慮Mn2+的反應)

A.KMnO4 固體 B.H2O2 C.濃硝酸 D.新制氯水

（3） 步驟⑤電解過程中陽極的電極反應式為___________________________。

（4）加入化合物C后可得純凈的ZnSO4 、MnSO4溶液，C可以是ZnO或Zn(OH)2，Mn (OH)2 或MnCO3,

則產品D為___________________________(填化學式)。

（5）I .將制得的MnO2(s)與KOH(s)、KClO3(s)(按比例混合，加熱熔融(不斷攪拌)可得KCl和K2MnO4的固體混合物；

II.再用5%的KOH溶液溶解得綠色(MnO42-)溶液；

III.向綠色溶液中通入適量的CO2后，將溶液加熱，并趁熱濾去殘渣( 含MnO2(s)]；

IV.將濾液蒸發(fā)濃縮、冷卻結品、過濾、洗滌、干燥得紫色KMnO4晶體。

①第III步操作中“趁熱過濾”的目的是___________________________。

② 寫出III中生成KMnO4的化學程式__________________________________。

③III中需控制CO2的用量，若CO2過量，會使所得產品的純度降低，原因可能是___________________

Answer 1

【答案】 3MnO2+2FeS+12H+2Fe3++3Mn2++2S+6H2O B Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+ H2SO4 防止溫度降低，KMnO4 析出，導致產率下降 2CO2+3K2MnO42KMnO4+MnO2↓+2K2CO3 通入過量CO2會生成溶解度小的KHCO3，隨KMnO4晶體一起析出

【解析】試題分析：（1）根據題意，MnO2和FeS反應生成S、MnSO4、Fe2(SO4)3；（2）步驟③中的MnO2做氧化劑把Fe2+氧化為Fe3+，為不引入新雜質，可以用H2O2代替MnO2；（3）步驟⑤電解過程中MnSO4、ZnSO4生成Zn、MnO2，陽極失電子發(fā)生氧化反應；（4）加入化合物C后可得純凈的ZnSO4、MnSO4溶液 ，陽極反應式是Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+，所以產品D為H2SO4；（5）①溫度降低，KMnO4 溶解度減小析出；② III中CO2、K2MnO4反應生成KMnO4、MnO2、K2CO3；③III中若CO2過量，會生成溶解度小的KHCO3；

解析：（1）根據題意，MnO2和FeS反應生成S、MnSO4、Fe2(SO4)3，反應離子方程式是3MnO2+2FeS+12H+2Fe3++3Mn2++2S+6H2O；（2）步驟③中的MnO2做氧化劑把Fe2+氧化為Fe3+，為不引入新雜質，可以用H2O2代替MnO2；（3）步驟⑤電解過程中MnSO4、ZnSO4生成Zn、MnO2，陽極失電子發(fā)生氧化反應，所以陽極反應式是Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+；（4）加入化合物C后可得純凈的ZnSO4、MnSO4溶液 ，陽極反應式是Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+，所以產品D為H2SO4；（5）①第III步操作中“趁熱過濾”的目的是防止溫度降低，KMnO4 析出，導致產率下降；② III中CO2、K2MnO4反應生成KMnO4、MnO2、K2CO3，反應方程式是2CO2+3K2MnO42KMnO4+MnO2↓+2K2CO3；③III中若CO2過量，會生成溶解度小的KHCO3，隨KMnO4晶體一起析出，使所得產品的純度降低。