Question

某地有軟錳礦和閃鋅礦兩座礦山。礦石的主要成分為：軟錳礦：MnO₂含量≥65%;Al₂O₃含量為4%。

閃鋅礦：ZnS含量≥80%；FeS、CuS、CdS含量各約占2%。

MnO₂和Zn是制造干電池的原料。電解法生產MnO₂傳統的工藝主要流程為：軟錳礦加焦炭還原熔燒，用H₂SO₄浸出熔燒料，浸出液經凈化然后電解，在陽極上析出MnO₂。

電解制鋅的傳統工藝為：閃鋅礦高溫氧化脫硫再還原得粗鋅。

將用熱還原法制得的粗鋅溶于硫酸，再電解ZnSO₄溶液可生產純度為99.95%的鋅。

90年代生產MnO₂和Zn的新工藝是通過電解獲得MnO₂和Zn。

試回答下列問題。

(1)已知在第①步中發生了反應：

MnO₂+ZnS+2H₂SO₄====MnSO₄+ZnSO₄+S+2H₂O

據此寫出第①步反應中MnO₂和CuS與酸反應的離子方程式：__________，軟錳礦中Al₂O₃溶于酸的離子方程式：______________________________。

(2)產品C為____________，當第③步電解時，電路中通過1 mol電子時，陽極生成__________，其物質的量為__________。

(3)試從環境保護和能量消耗的角度，評價90年代新工藝與傳統工藝相比較有哪些優點。

____________________________________________________________________。

Answer 1

解析：(1)據MnO₂和ZnS與酸反應的化學方程式類比，可寫出MnO₂和CuS與酸反應的離子方程式。

(2)據題意，ZnSO₄、MnSO₄混合溶液電解時：

陰極：Zn²⁺+2e^-====Zn

陽極：Mn²⁺+2H₂O-2e^-====MnO₂+4H⁺

總反應方程式為：

ZnSO₄+MnSO₄+2H₂OZn+MnO₂+2H₂SO₄

所以當電路中通過1 mol電子時，陽極生成0.5 mol MnO₂。

(3)可從節約電能，H₂SO₄循環及環境污染的角度分析。

答案：(1)MnO₂+CuS+4H⁺====Mn²⁺+Cu²⁺+S+2H₂O

Al₂O₃+6H⁺====2Al³⁺+3H₂O

(2)H₂SO₄  MnO₂  0.5 mol

(3)①將Zn和MnO₂分別作為陰極和陽極產物同時產生，節約電能；

②電解產生的H₂SO₄可循環利用，溶解礦物質，節省原料；

③不使用焦炭作還原劑，節約能源，同時也可避免產生CO、CO₂等，能有效地防止環境污染