Question

某工廠用軟錳礦（含MnO₂約70%及少量Al₂O₃）和閃鋅礦（古ZnS約80%及少量FeS）共同生產(chǎn)MnO₂和Zn（干電池原料）生產(chǎn)工藝如下：
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+2H₂O═MnO₂+Zn+2H₂SO₄
（1）A中屬于還原產(chǎn)物的是______．
（2）Ⅱ中加入MnCO₃、Zn₂（OH）₂CO₃的作用是______；
Ⅱ需要加熱的原因是______；C的化學式是______．
（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）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

解：（1）比較信息①，A與軟錳礦中元素化合價的變化可知，錳元素化合價從+4價降低為+2價，所以A中還原產(chǎn)物為MnSO₄，故答案為：MnSO₄；
（2）根據(jù)框圖：向MnSO₄、ZnSO₄、Fe₂（SO₄）₃、Al₂（SO₄）₃的混合液中加入MnCO₃、Zn₂（OH）₂CO₃后可以獲得氧化鐵和氧化鋁，所以加入MnCO₃、Zn₂（OH）₂CO₃的作用就是調(diào)節(jié)pH，使Fe³⁺、Al³⁺沉淀完全，在加熱的環(huán)境下，金屬陽離子的水解更徹底，更易形成沉淀而分離，根據(jù)IV中的電解反應(yīng)式為：MnSO₄+ZnSO₄+2H₂O═MnO₂+Zn+2H₂SO₄，可知C為硫酸，
故答案為：增大溶液的PH，使Fe³⁺和Al³⁺均生成沉淀；促進Fe³⁺和Al³⁺的水解；H₂SO₄；
（3）該實驗的目的就是制備二氧化錳與鋅，因而就需要把氧化鋁、鐵元素、硫元素除去．根據(jù)流程圖不難得出該生產(chǎn)中除得到MnO₂和Zn以外，還可得到的副產(chǎn)品有硫、氧化鐵、氧化鋁，故答案為：Fe₂O₃、Al₂O₃、S、Na₂SO₄；
（4）根據(jù)框圖中轉(zhuǎn)化消耗的反應(yīng)物，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氫氧化鈉和硫酸，故答案為：純堿和硫酸；
（5）據(jù)反應(yīng)MnSO₄+ZnSO₄+2H₂O═MnO₂+Zn+2H₂SO₄可知MnO₂、Zn的物質(zhì)的量之比為1：1，故可設(shè)軟錳礦、閃鋅礦的質(zhì)量分別為x、y，得，故x：y=1.03，故答案為：1.03．
分析：（1）在氧化還原反應(yīng)中，化合價降低元素所在的產(chǎn)物是還原產(chǎn)物；
（2）根據(jù)框圖：向MnSO₄、ZnSO₄、Fe₂（SO₄）₃、Al₂（SO₄）₃的混合液中加入MnCO₃、Zn₂（OH）₂CO₃后可以獲得氧化鐵和氧化鋁；
（3）根據(jù)轉(zhuǎn)化過程中發(fā)生的反應(yīng)來確定得到的副產(chǎn)品；
（4）格局框圖中要加入的物質(zhì)可以確定工廠需要購買的化工原料；
（5）根據(jù)IV中的電解反應(yīng)式為：MnSO₄+ZnSO₄+2H₂O═MnO₂+Zn+2H₂SO₄，可知MnO₂、Zn的物質(zhì)的量之比為1：1來計算即可．
點評：本題是一道有關(guān)化工生產(chǎn)工藝的綜合知識題目，考查角度廣，難度大．