Question

15．已知軟錳礦的主要成分是MnO₂，閃鋅礦的主要成分為ZnS．現用軟錳礦、閃鋅礦（含有Fe、Cu、Al等元素雜質）聯合制備工業(yè)產品MnO₂和Zn．

（1）將原料加工成礦粉的目的是增大反應接觸面積，加快反應速率
（2）MnO₂在酸性條件下能氧化金屬硫化物生成硫單質，請寫出原料礦粉加稀硫酸后發(fā)生的主要化學反應方程式MnO₂+ZnS+2H₂SO₄=MnSO₄+ZnSO₄+S↓+2H₂O
（3）酸浸液（Ⅰ）中含有的金屬陽離子有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⁺；要檢驗該離子是否完全轉化，正確的操作是：取少量待測液于潔凈試管中，滴加鐵氰化鉀溶液，若有特征藍色沉淀生成，則溶液中含有Fe²⁺，轉化不完全
（5）電解后產品中的MnO₂是氧化產物（填“氧化產物”、“還原產物”），若產生的鋅為32.5克，則轉移電子的數目為N_A．

Answer 1

分析 礦粉中加入稀硫酸酸浸，含有的金屬陽離子有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⁺，然后加入碳酸鹽調節(jié)溶液的pH，可促進鐵離子、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）根據固體接觸面積大小對反應速率的影響分析；
（2）二氧化錳有較強的氧化性，在酸性溶液中能氧化金屬硫化物生成硫單質，據此書寫該反應的化學方程式；
（3）由以上分析可判斷酸浸液（Ⅰ）中含有的金屬陽離子；
（4）MnO₂能夠將Fe²⁺氧化成Fe³⁺；可用鐵氰化鉀溶液檢驗亞鐵離子；
（5）根據化合價變化判斷二氧化錳是氧化產物還是還原產物；計算出鋅的物質的量，然后根據電子守恒計算出轉移電子的物質的量及數目．

解答 解：礦粉中加入稀硫酸酸浸，含有的金屬陽離子有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⁺，然后加入碳酸鹽調節(jié)溶液的pH，可促進鐵離子、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速率越快，則將原料加工成礦粉的目的是：增大反應接觸面積，加快反應速率，
故答案為：增大反應接觸面積，加快反應速率；
（2）MnO₂有較強的氧化性，在酸性溶液中能氧化金屬硫化物生成硫單質，反應的化學方程式為：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⁺；
檢驗亞鐵離子的方法為：取少量待測液于潔凈試管中，滴加鐵氰化鉀溶液，若有特征藍色沉淀生成，則溶液中含有Fe²⁺，轉化不完全，
故答案為：將Fe²⁺氧化成Fe³⁺；取少量待測液于潔凈試管中，滴加鐵氰化鉀溶液，若有特征藍色沉淀生成，則溶液中含有Fe²⁺，轉化不完全；
（5）Mn²⁺失去電子被氧化成MnO₂，則電解后產品中的MnO₂是氧化產物；
32.5gZn的物質的量為：$\frac{32.5g}{65g/mol}$=0.5mol，得到0.5mol金屬Zn轉移電子的物質的量為：0.5mol×2=1mol，則轉移電子的數目為N_A，
故答案為：氧化產物；N_A．

點評 本題考查制備方案的設計，題目難度中等，涉及化學反應速率影響、化學方程式書寫、氧化還原反應及計算、離子檢驗等知識，根據制備流程明確實驗目的為解答關鍵，注意掌握物質制備方案的設計原則，試題有利于提高學生的分析能力及化學實驗能力．