Question

15．已知軟錳礦的主要成分是MnO₂，閃鋅礦的主要成分為ZnS．現(xiàn)用軟錳礦、閃鋅礦（含有Fe、Cu、Al等元素雜質(zhì)）聯(lián)合制備工業(yè)產(chǎn)品MnO₂和Zn．

（1）將原料加工成礦粉的目的是增大反應(yīng)接觸面積，加快反應(yīng)速率
（2）MnO₂在酸性條件下能氧化金屬硫化物生成硫單質(zhì)，請(qǐng)寫出原料礦粉加稀硫酸后發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)方程式MnO₂+ZnS+2H₂SO₄=MnSO₄+ZnSO₄+S↓+2H₂O
（3）酸浸液（Ⅰ）中含有的金屬陽(yáng)離子有Mn²⁺、Fe³⁺、Zn²⁺、Cu²⁺、Al³⁺
（4）酸浸液（Ⅱ）中加入適量MnO₂的作用是將Fe²⁺氧化成Fe³⁺；要檢驗(yàn)該離子是否完全轉(zhuǎn)化，正確的操作是：取少量待測(cè)液于潔凈試管中，滴加鐵氰化鉀溶液，若有特征藍(lán)色沉淀生成，則溶液中含有Fe²⁺，轉(zhuǎn)化不完全
（5）電解后產(chǎn)品中的MnO₂是氧化產(chǎn)物（填“氧化產(chǎn)物”、“還原產(chǎn)物”），若產(chǎn)生的鋅為32.5克，則轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目為N_A．

Answer 1

分析 礦粉中加入稀硫酸酸浸，含有的金屬陽(yáng)離子有Mn²⁺、Fe³⁺、Zn²⁺、Cu²⁺、Al³⁺等，加入適量鋅粉，鋅可置換出銅，沉淀物中含有銅等，酸性溶液Ⅱ中加入適量的二氧化錳，可將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，然后加入碳酸鹽調(diào)節(jié)溶液的pH，可促進(jìn)鐵離子、鋁離子的水解，可生成氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀，溶液Ⅳ中含有Mn²⁺、Zn²⁺，電解，可生成MnO₂和Zn，
（1）根據(jù)固體接觸面積大小對(duì)反應(yīng)速率的影響分析；
（2）二氧化錳有較強(qiáng)的氧化性，在酸性溶液中能氧化金屬硫化物生成硫單質(zhì)，據(jù)此書寫該反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（3）由以上分析可判斷酸浸液（Ⅰ）中含有的金屬陽(yáng)離子；
（4）MnO₂能夠?qū)�Fe²⁺氧化成Fe³⁺；可用鐵氰化鉀溶液檢驗(yàn)亞鐵離子；
（5）根據(jù)化合價(jià)變化判斷二氧化錳是氧化產(chǎn)物還是還原產(chǎn)物；計(jì)算出鋅的物質(zhì)的量，然后根據(jù)電子守恒計(jì)算出轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量及數(shù)目．

解答 解：礦粉中加入稀硫酸酸浸，含有的金屬陽(yáng)離子有Mn²⁺、Fe³⁺、Zn²⁺、Cu²⁺、Al³⁺等，加入適量鋅粉，鋅可置換出銅，沉淀物中含有銅等，酸性溶液Ⅱ中加入適量的二氧化錳，可將將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，然后加入碳酸鹽調(diào)節(jié)溶液的pH，可促進(jìn)鐵離子、鋁離子的水解，可生成氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀，溶液Ⅳ中含有Mn²⁺、Zn²⁺，電解，可生成MnO₂和Zn，
（1）固體接觸面積越大反應(yīng)速率越快，則將原料加工成礦粉的目的是：增大反應(yīng)接觸面積，加快反應(yīng)速率，
故答案為：增大反應(yīng)接觸面積，加快反應(yīng)速率；
（2）MnO₂有較強(qiáng)的氧化性，在酸性溶液中能氧化金屬硫化物生成硫單質(zhì)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：MnO₂+ZnS+2H₂SO₄=MnSO₄+ZnSO₄+S↓+2H₂O，
故答案為：MnO₂+ZnS+2H₂SO₄=MnSO₄+ZnSO₄+S+2H₂O；
（3）由以上分析可知礦粉中加入稀硫酸酸浸，含有的金屬陽(yáng)離子有Mn²⁺、Fe³⁺、Zn²⁺、Cu²⁺、Al³⁺等，
故答案為：Cu²⁺；Al³⁺；
（4）MnO₂具有氧化性，酸性溶液（Ⅱ）中加入適量MnO₂的作用是將Fe²⁺氧化成Fe³⁺；
檢驗(yàn)亞鐵離子的方法為：取少量待測(cè)液于潔凈試管中，滴加鐵氰化鉀溶液，若有特征藍(lán)色沉淀生成，則溶液中含有Fe²⁺，轉(zhuǎn)化不完全，
故答案為：將Fe²⁺氧化成Fe³⁺；取少量待測(cè)液于潔凈試管中，滴加鐵氰化鉀溶液，若有特征藍(lán)色沉淀生成，則溶液中含有Fe²⁺，轉(zhuǎn)化不完全；
（5）Mn²⁺失去電子被氧化成MnO₂，則電解后產(chǎn)品中的MnO₂是氧化產(chǎn)物；
32.5gZn的物質(zhì)的量為：$\frac{32.5g}{65g/mol}$=0.5mol，得到0.5mol金屬Zn轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為：0.5mol×2=1mol，則轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目為N_A，
故答案為：氧化產(chǎn)物；N_A．

點(diǎn)評(píng) 本題考查制備方案的設(shè)計(jì)，題目難度中等，涉及化學(xué)反應(yīng)速率影響、化學(xué)方程式書寫、氧化還原反應(yīng)及計(jì)算、離子檢驗(yàn)等知識(shí)，根據(jù)制備流程明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康臑榻獯痍P(guān)鍵，注意掌握物質(zhì)制備方案的設(shè)計(jì)原則，試題有利于提高學(xué)生的分析能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/p>