Question

【題目】某工廠用軟錳礦（主要成分是MnO2，含少量Al2O3和SiO2）和閃鋅礦（主要成分是ZnS，含少量FeS、CuS等雜質）為原料制備MnO2和Zn（干電池原料），其簡化流程如下：

已知：反應Ⅰ中所有金屬元素均以離子形式存在。回答下列問題：

（1）濾渣1中除了SiO2以外，還有一種淡黃色物質，該物質是由MnO2、CuS與硫酸共熱時產生的，請寫出該反應還原產物的化學式____。

（2）反應Ⅱ中加入適量金屬鋅的目的是為了回收某種金屬，請寫出該反應的離子方程式______。

（3）反應Ⅲ中X可以是______。（填字母代號）它的作用是______。

a．MgO b．Zn(OH)2 c．Cu2(OH)2CO3 d．MnCO3

（4）反應Ⅳ中電極均是惰性電極，寫出陰極電極反應式_______________。

（5）已知：H2S的電離常數K1=1.0×107，K2=7.0×1015。0.1 mol/L NaHS的pH__7(填“＞”“＝”或“＜”），理由是____。

（6）在廢水處理領域中常用H2S將Mn2+轉化為MnS除去，向含有0.020 mol·L1 Mn2+廢水中通入一定量的H2S氣體，調節溶液的pH=a，當HS濃度為1.0×104 mol·L1時，Mn2+開始沉淀，則a=_____。[已知：Ksp(MnS)=1.4×1015]

Answer 1

【答案】MnSO4 Cu2＋＋Zn＝Cu+ Zn2＋ bd 增大溶液的pH，使 Fe3+ 和Al3+生成沉淀 Zn2++2e＝Zn ＞ HS-的水解常數=10－14 /10－7=10-7，10-7＞7.0×1015，水解程度大于電離程度，溶液顯堿性，pH＞7 5

【解析】

（1）MnO2、CuS與硫酸共熱發生氧化還原反應生成硫單質，根據化合價升降規律判斷還原產物；

（2）根據流程圖，反應Ⅱ中加入適量金屬鋅置換出了金屬銅；

（3）根據流程圖，反應Ⅲ中加入X的目的是調節溶液pH使 Fe3+ 和Al3+生成沉淀；

（4）反應Ⅳ中，陰極發生還原反應生成金屬鋅；

（5）NaHS溶液中HS-既能水解又能電離，根據水解和電離常數判斷溶液的酸堿性；

（6）調節溶液的pH=a，當HS濃度為1.0×104 mol·L1時，Mn2+開始沉淀，根據Ksp(MnS)=1.4×1015可計算S2濃度，再根據計算氫離子濃度，最后得出a值。

（1）MnO2、CuS與硫酸共熱發生氧化還原反應生成MnSO4、CuSO4、S、H2O，CuS中硫元素化合價升高，氧化產物是S單質，錳元素由+4價降低為+2，所以還原產物是MnSO4；

（2）根據流程圖，反應Ⅱ中加入適量金屬鋅置換出了金屬銅，反應的離子方程式是Cu2＋＋Zn＝Cu+ Zn2＋；

（3）根據流程圖，反應Ⅲ中加入X的目的是增大溶液的pH使Fe3+和Al3+生成沉淀；a．若加入MgO，引入雜質Mg2+，故不選A；b．若加入Zn(OH)2，能調節pH且不引入雜質，故選b；c．若加入Cu2(OH)2CO3，引入雜質Cu2+，故不選c；d．若加入MnCO3，能調節pH且不引入雜質，故選d。

（4）反應Ⅳ中，陰極發生還原反應生成金屬鋅，陰極電極反應式是Zn2++2e＝Zn；

（5）NaHS溶液中HS-既能水解又能電離，HS-的電離常數是7.0×1015，HS-的水解常數是，水解大于電離，溶液呈堿性pH＞7；

（6）含有0.020 mol·L1 Mn2+廢水，Mn2+開始沉淀時S2-的濃度是7×1014，此時HS濃度為1.0×104 mol·L1，根據，，所以a=5。