【化学---选修2:化学与技术】
MnO
2和锌是制造干电池的主要原料。
电解法生产MnO
2传统的工艺主要流程为:软锰矿加煤还原焙烧;用硫酸浸出焙烧料;浸出液(主要含Mn
2+)经净化后再进行电解。
90年代后期发明了生产MnO
2和锌的新工艺,主要是采用软锰矿(主要成分为MnO
2,含少量Al
2O
3和SiO
2杂质)和闪锌矿(主要成分为ZnS,含少量FeS、CuS、CdS杂质)为主要原料,经过除杂后,得到含Zn
2+、Mn
2+离子的溶液,再通过电解同时获得MnO
2和锌。简化流程框图如下(中间产物的固体部分已经略去):
软锰矿、闪锌矿

滤液A

Zn
2+、Mn
2+、Fe
2+、Al
3+
ZnSO
4、MnSO
4溶液

Zn+MnO
2+产品D
已知各种金属离子完全沉淀的pH如下表:
| Zn2+
| Mn2+
| Fe2+
| Fe3+
| Al3+
|
pH
| 8.0
| 10.1
| 9.0
| 3.2
| 4.7
|
回答下列问题:
(1)步骤①中,软锰矿、闪锌矿粉与硫酸溶液共热时析出硫的反应为氧化还原反应,例如:MnO
2+ZnS+2H
2SO
4=MnSO
4+ZnSO
4+S↓+2H
2O,请写出MnO
2在酸性溶液中分别和CuS和FeS发生反应的化学方程式:__________________________、_____________________________。
(2)步骤②加入金属锌是为了回收金属,回收金属的主要成份为___________(用化学符号表示)
(3)步骤③物质C由多种物质组成,其中含有两种固体,其中一种为MnO
2,其作用是___
____________________,另外一种固体物质可为___________。
(4)步骤④中电解过程中MnO
2在______极析出,该电极上发生的反应方程式为________________。产品D的化学式为_________________,该物质对整个生产的意义是___________________________。