Question

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。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，通過如下簡化流程既脫除燃煤尾氣中的SO₂，又制得電池材料MnO₂(反應(yīng)條件已省略)。

請回答下列問題：

(1)上述流程脫硫?qū)崿F(xiàn)了____(選填下列字母編號)。

A．廢棄物的綜合利用

B．白色污染的減少

C．酸雨的減少

(2)用MnCO₃能除去溶液中的Al^3＋和Fe^3＋，其原因是________________________________。

(3)已知：25 ℃、101 kPa時，

Mn(s)＋O₂(g)===MnO₂(s)　ΔH＝－520 kJ/mol

S(s)＋O₂(g)===SO₂(g)　ΔH＝－297 kJ/mol

Mn(s)＋S(s)＋2O₂(g)===MnSO₄(s)　

ΔH＝－1065 kJ/mol

SO₂與MnO₂反應(yīng)生成無水MnSO₄的熱化方程式是____________________________________。

(4)MnO₂可作超級電容器材料。用惰性電極電解MnSO₄溶液可制得MnO₂，其陽極的電極反應(yīng)式是________________________________。

(5)MnO₂是堿性鋅錳電池的正極材料。堿性鋅錳電池放電時，正極的電極反應(yīng)式是________________。

(6)假設(shè)脫除的SO₂只與軟錳礦漿中的MnO₂反應(yīng)。按照圖示流程，將a m³(標準狀況)含SO₂的體積分數(shù)為b%的尾氣通入礦漿，若SO₂的脫除率為89.6%，最終得到MnO₂的質(zhì)量為c kg，則除去鐵、鋁、銅、鎳等雜質(zhì)時，所引入的錳元素相當于MnO₂________kg。

Answer 1

(1)A、C

(2)消耗溶液中的酸，促進Al^3＋和Fe^3＋水解生成氫氧化物沉淀

(3)MnO₂(s)＋SO₂(g)===MnSO₄(s)

ΔH＝－248 kJ/mol

(4)Mn^2＋＋2H₂O－2e^－===MnO₂＋4H^＋

(5)MnO₂＋H₂O＋e^－===MnO(OH)＋OH^－

(6)

[解析] (1)脫硫的目的是減少產(chǎn)生SO₂，進而減少酸雨的產(chǎn)生，同時可對廢棄物綜合利用。則A、C項符合題意。(2)加入MnCO₃消耗溶液中的H^＋，促使Al^3＋和Fe^3＋的水解平衡正向移動，生成氫氧化物沉淀除去。(3)將已知3個熱化學(xué)方程式依次編號為①②③，根據(jù)蓋斯定律，可知：MnO₂(s)＋ SO₂ (g)===MnSO₄(s)　ΔH＝③－(①＋②)＝－248 kJ/mol。(4)電解池中陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，則用惰性電極電解MnSO₄溶液可制得MnO₂，則陽極是Mn^2＋放電，其陽極電極反應(yīng)式為Mn^2＋＋2H₂O－2e^－===MnO₂ ＋ 4H^＋。(5)原電池中正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，在堿性鋅錳電池放電時，正極是二氧化錳得到電子，則正極電極反應(yīng)式為MnO₂＋H₂O＋e^－===MnO(OH)＋OH^－。(6)KMnO₄與MnSO₄反應(yīng)生成MnO₂的質(zhì)量為c kg，根據(jù)氧化還原反應(yīng)化合價升降法配平的關(guān)系式為：

2KMnO₄＋3MnSO₄～5MnO₂

　　　3 mol　　5 mol

　　　　x　　 mol

求得：x＝ mol(MnSO₄總的物質(zhì)的量)

MnO₂＋　　SO₂　　===　　　　MnSO₄

　　　1 mol　　　　　　　　1 mol

　　 mol　y

求得：y＝0.4ab mol  

除去鐵、鋁、銅、鎳等雜質(zhì)時，所引入的錳相當于MnO₂的物質(zhì)的量＝x－y＝ mol－0.4ab mol，則所引入的錳相當于MnO₂的質(zhì)量＝( mol－0.4ab mol)×＝ kg。