Question

某工廠用軟錳礦（含MnO₂約70%及Al₂O₃）和閃鋅礦（含ZnS約80%及FeS）共同生產(chǎn)MnO₂和Zn（干電池原料）：
已知①A是MnSO₄、ZnSO₄、Fe₂（SO₄）₃、Al₂（SO₄）₃的混合液．②IV中的電解反應(yīng)式為MnSO₄+ZnSO₄+2H₂OMnO₂+Zn+2H₂SO₄．
（1）A中屬于還原產(chǎn)物的是______．
（2）MnCO₃、Zn₂（OH）₂CO₃的作用是______；II需要加熱的原因是______；C的化學(xué)式是______．
（3）該生產(chǎn)中除得到MnO₂和Zn以外，還可得到的副產(chǎn)品是______．
（4）如果不考慮生產(chǎn)中的損耗，除礦石外，需購買的化工原料是______．
（5）要從Na₂SO₄溶液中得到芒硝，需進行的操作有蒸發(fā)濃縮、______、過濾、洗滌、干燥等．
（6）從生產(chǎn)MnO₂和Zn的角度計算，軟錳礦和閃鋅礦的質(zhì)量比大約是______．

Answer 1

【答案】分析：（1）比較信息①A與軟錳礦中元素化合價的變化可知，A中還原產(chǎn)物為MnSO₄．
（2）由工藝流程可知，A中加入MnCO₃、Zn₂（OH）₂CO₃，A中的Fe³⁺、Al³⁺，經(jīng)過一系列操作轉(zhuǎn)化為氧化鐵、氧化鋁．
Fe³⁺、Al³⁺沉淀時容易形成膠體，不利于氫氧化鐵、氫氧化鋁沉降．
操作Ⅰ加熱、浸取需要硫酸，由②可知C為硫酸，循環(huán)利用．
（3）根據(jù)流程圖不難得出副產(chǎn)物有硫、氧化鐵、氧化鋁，
（4）除礦石外，需加入的物質(zhì)，就是要購買的化工原料．
（5）從溶液中獲得固體物質(zhì)，需蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥．
（6）設(shè)軟錳礦、閃鋅礦的質(zhì)量分別為x、y，根據(jù)②可知MnO₂、Zn的物質(zhì)的量之比為1：1，據(jù)此列放出計算x：y的值．
解答：解：（1）比較信息①A與軟錳礦中元素化合價的變化可知，Mn元素化合價由+4價降低為+2價，所以A中還原產(chǎn)物為MnSO₄．
故答案為：MnSO₄．
（2）由工藝流程可知，MnCO₃、Zn₂（OH）₂CO₃的作用就是調(diào)節(jié)pH，使Fe³⁺、Al³⁺沉淀完全．
Fe³⁺、Al³⁺沉淀容易形成膠體，不利于氫氧化鐵、氫氧化鋁沉降，Ⅱ中加熱的目的是加速沉淀生成，防止膠體出現(xiàn)，并使形成膠體的氫氧化鋁和氫氧化鐵也生成沉淀．
操作Ⅰ加熱、浸取需要硫酸，由②可知C為硫酸，循環(huán)利用．
故答案為：調(diào)節(jié)溶液的pH，使Fe³⁺和 Al³⁺生成沉淀；加速沉淀生成，防止膠體出現(xiàn)，并使形成膠體的氫氧化鋁和氫氧化鐵也生成沉淀；H₂SO₄．
（3）根據(jù)流程圖可知，副產(chǎn)物有硫、氧化鐵、氧化鋁．
故答案為：硫、氧化鐵、氧化鋁．
（4）根據(jù)流程圖可知，需要加入碳酸鈉、硫酸，所以除礦石外，需購買的化工原料是碳酸鈉、硫酸．
故答案為：碳酸鈉、硫酸．
（5）從溶液中獲得固體物質(zhì)，需蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥．
故答案為：冷卻結(jié)晶．
（6）設(shè)軟錳礦、閃鋅礦的質(zhì)量分別為xg、yg，根據(jù)②可知MnO₂、Zn的物質(zhì)的量之比為1：1，則：
：=1：1，解得x：y=1.03．
故答案為：1.03．
點評：本實驗的目的是制備二氧化錳與鋅，因而需要把氧化鋁、鐵元素、硫元素除去．據(jù)此考查學(xué)生對工藝流程的理解、物質(zhì)性質(zhì)、氧化還原反應(yīng)、分離提純基本操作、化學(xué)計算等，難度中等，關(guān)鍵是掌握整個制備流程原理，要求學(xué)生要有扎實的基礎(chǔ)知識和靈活應(yīng)用知識解決問題的能力．