贵州蕴藏丰富的铝、锰、锌、铁、铜等矿产资源。合理开采、充分利用这些矿产资源，可实现“富矿精开”。

Ⅰ．精准识矿

（1）金属的性质与存在形式。

①铝具有很好的抗腐蚀性，因为铝在空气中能与氧气反应形成一层致密的氧化铝薄膜，反应的化学方程式为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

②分别在放有锰片、铜片的试管中加入稀硫酸，锰片表面有气泡产生，铜片表面无明显变化。由此可知金属活动性：锰＿＿＿＿＿（选填“强”或“弱”）于铜。

③在放有锌片的试管中加入硫酸铜溶液，观察到的现象是＿＿＿＿＿。

多数金属的化学性质比较活泼，它们主要以化合物的形式存在于自然界。如菱锌矿（ ${\mathrm{ZnCO}}_3$）、铝土矿（ ${\mathrm{Al}}_2{\mathrm{O}}_3$）、菱锰矿（ ${\mathrm{MnCO}}_3$）等。

Ⅱ．精深用矿

（2）工业上用赤铁矿 ${\mathrm{Fe}}_2{\mathrm{O}}_3$炼铁， $\mathrm{CO}$与 ${\mathrm{Fe}}_2{\mathrm{O}}_3$反应的化学方程式为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。炼铁时，加入菱锰矿可制得冶炼锰钢的材料。锰钢用作高铁的钢轨，利用了锰钢的＿＿＿＿＿性能。

（3）用某菱锰矿为原料制备高附加值新型电池材料 ${\mathrm{Mn}}_3{\mathrm{O}}_4$的流程如图1。

已知：菱锰矿中除 ${\mathrm{MnCO}}_3$外，还有 ${\mathrm{SiO}}_2$； ${\mathrm{MnCO}}_3$能与稀硫酸发生复分解反应， ${\mathrm{SiO}}_2$不溶于水也不与稀硫酸反应；氨水呈碱性。

①过滤器中得到的滤渣是＿＿＿＿＿。

②反应器中， ${\mathrm{MnSO}}_4$溶液与 $O_2$反应可生成锰的氧化物，如 ${\mathrm{MnO}}_2$、 ${\mathrm{Mn}}_2{\mathrm{O}}_3$、 ${\mathrm{Mn}}_3{\mathrm{O}}_4$。发生的反应之一是 $6{\mathrm{MnSO}}_4+6{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}+{\mathrm{O}}_2=2{\mathrm{Mn}}_3{\mathrm{O}}_4\downarrow +6\mathrm{X}$， $\mathrm{X}$的化学式是＿＿＿＿＿。

③ $70\mathrm{℃}$时，在反应器中保持通入的 $O_2$和 ${\mathrm{MnSO}}_4$溶液的质量不变，只改变 ${\mathrm{MnSO}}_4$溶液的溶质质量分数，测得生成含锰元素的固体中锰元素的质量分数与 ${\mathrm{MnSO}}_4$溶液的溶质质量分数之间的关系如图2。由图可知，当 ${\mathrm{MnSO}}_4$溶液的溶质质量分数为 $5.1\%$时，可获得高纯度的 ${\mathrm{Mn}}_3{\mathrm{O}}_4$，当 ${\mathrm{MnSO}}_4$溶液的溶质质量分数为其它数值时， ${\mathrm{Mn}}_3{\mathrm{O}}_4$纯度降低，原因可能是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

科目 化学   题型 探究题   难度 中等