Question

【題目】污染物的有效去除和資源的充分利用是化學(xué)造福人類的重要研究課題。工業(yè)上以硫鐵礦為原料制硫酸所產(chǎn)生的尾氣除了含有N2、O2外，還含有SO2。為了保護(hù)環(huán)境，同時(shí)提高硫酸工業(yè)的綜合經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)盡可能將尾氣中的SO2轉(zhuǎn)化為有用的產(chǎn)品。

治理方案Ⅰ：

（1）將尾氣通入氨水中，能發(fā)生多個(gè)反應(yīng)，寫出其中可能發(fā)生的兩個(gè)氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式：_______________、_______________。

治理方案Ⅱ：

某研究小組利用軟錳礦（主要成分為MnO2，另含有少量鐵、鋁、銅、鎳等金屬化合物）作脫硫劑，通過如下流程既去除尾氣中的SO2，又制得電池材料MnO2 （反應(yīng)條件已省略）。

請回答下列問題：

（2）用MnCO3能除去溶液中Al3+和Fe3+其原因是___________________________，用MnS除去溶液中的Cu2+的離子方程式為_______________。

（3）流程圖④過程中發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________________。

（4）MnO2可作超級電容器材料。工業(yè)上用下圖所示裝置制備MnO2。接通電源后，A電極的電極反應(yīng)式為：_______________，當(dāng)制備lmol MnO2，則膜兩側(cè)電解液的質(zhì)量變化差（△m左-△m右）為_______________g。

Answer 1

【答案】 2H2SO3＋O2＝2H2SO4 2(NH4)2SO3＋O2＝2(NH4)2SO4 2NH4HSO3＋O2＝2NH4HSO4（任填兩個(gè)） 消耗溶液中的酸，促進(jìn)Al3+和Fe3+水解生成氫氧化物沉淀 MnS(s)+Cu2+(aq)=CuS(s)+Mn2+(aq) 2KMnO4+3MnSO4+2H2O=5MnO2↓+K2SO4+2 H2SO4 Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+ 89

【解析】由流程可知，二氧化硫能與二氧化錳反應(yīng)生成硫酸錳，用MnCO3調(diào)節(jié)溶液pH，使溶液中Al3+和Fe3+轉(zhuǎn)化為沉淀，過濾除去，MnS將銅、鎳離子還原為單質(zhì)，過濾分離，濾液中加入高錳酸鉀與硫酸錳反應(yīng)生成二氧化錳，通過過濾獲得二氧化錳。

(1)制硫酸所產(chǎn)生的尾氣除了含有N2、O2外，還含有SO2。將尾氣通入氨水中，能發(fā)生多個(gè)反應(yīng)，其中可能發(fā)生的氧化還原反應(yīng)有2H2SO3＋O2＝2H2SO4、2(NH4)2SO3＋O2＝2(NH4)2SO4、2NH4HSO3＋O2＝2NH4HSO4，故答案為：2H2SO3＋O2＝2H2SO4、2(NH4)2SO3＋O2＝2(NH4)2SO4、2NH4HSO3＋O2＝2NH4HSO4(任填兩個(gè))；

(2)用MnCO3能除去溶液中Al3+和Fe3+，其原因是：消耗溶液中的酸，促進(jìn)Al3+和Fe3+水解生成氫氧化物沉淀，用MnS除去溶液中的Cu2+的離子方程式為：MnS(s)+Cu2+(aq)=CuS(s)+Mn2+(aq)，故答案為：消耗溶液中的酸，促進(jìn)Al3+和Fe3+水解生成氫氧化物沉淀；MnS(s)+Cu2+(aq)=CuS(s)+Mn2+(aq)；

(3)高錳酸鉀與硫酸錳反應(yīng)生成二氧化錳，還生成硫酸鉀，由元素守恒可知還生成硫酸，反應(yīng)方程式為：2KMnO4+3MnSO4+2H2O=5MnO2↓+K2SO4+2H2SO4，故答案為：2KMnO4+3MnSO4+2H2O=5MnO2↓+K2SO4+2H2SO4；

(4)MnO2可作超級電容器材料．電解硫酸錳溶液制備MnO2，Mn元素發(fā)生氧化反應(yīng)，由裝置圖可知，B電極上有氣體生成，發(fā)生還原反應(yīng)，應(yīng)是氫離子放電生成氫氣，A為陽極，陽極上是Mn2+失去電子得到MnO2，由電荷守恒可知還有H+生成，氫離子通過質(zhì)子交換膜移向右室，陽極電極反應(yīng)式為：Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移可知移向右室的氫離子生成氫氣，右室電解質(zhì)溶液質(zhì)量不變，兩側(cè)電解液的質(zhì)量變化差為二氧化錳與移向右室氫離子的質(zhì)量，當(dāng)制備1mol MnO2，轉(zhuǎn)移電子為2mol，則移向右室的氫離子為2mol，則膜兩側(cè)電解液的質(zhì)量變化差(△m左-△m右)為1mol×87g/mol+2mol×1g/mol=89g，故答案為：Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+；89。