Question

【題目】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，通過如下簡化流程脫除燃煤尾氣中的SO2，同時制得電池材料MnO2(反應條件已省略)。

請回答下列問題：

（1）上述流程中多次涉及到過濾操作，實驗室進行過濾操作時需要用到的硅酸鹽儀器有玻璃棒、 、 ；其中玻璃棒的作用是 。

（2）用MnCO3能除去溶液中的Al3＋和Fe3＋，其原理是 。

（3）已知Ksp(CuS)＝8.4×10－45，Ksp(NiS)＝1.4×10－24；在除銅鎳的過程中，當Ni2＋恰好完全沉淀 (此時溶液中c(Ni2＋)＝1.0×10－5mol/L)，溶液中Cu2＋的濃度是 mol/L。

（4）工業(yè)上采用惰性電極電解K2MnO4水溶液的方法來生產KMnO4，請寫出陽極的電極反應式 ，電解總反應的化學方程式 。

（5）下列各組試劑中，能準確測定一定體積燃煤尾氣中SO2含量的是_________。(填編號)

a．NaOH溶液、酚酞試液 b．稀H2SO4酸化的KMnO4溶液

c．碘水、淀粉溶液 d．氨水、酚酞試液

（6）除雜后得到的MnSO4溶液可以通過 制得硫酸錳晶體。(MnSO4H2O，相對分子質量為169)

a．過濾 b．蒸發(fā)濃縮 c．冷卻結晶 d．灼燒

（7）已知廢氣中SO2濃度為8.4 g/m3，軟錳礦漿對SO2的吸收率可達90%，則處理1000 m3燃煤尾氣，可得到硫酸錳晶體質量為 kg(結果保留3位有效數(shù)字)。

Answer 1

【答案】

（1）燒杯 漏斗；引流，防止液體濺出

（2）消耗溶液中的酸，促進Al3＋和Fe3＋水解生成氫氧化物沉淀

（3）6.0×10－26

（4）MnO42－－e－= MnO4－ ，2K2MnO4+2H2O2KMnO4+H2↑+2KOH

（5）b c

（6）bca

（7）20.0(2分)

【解析】

試題分析：由流程可知，二氧化硫能與二氧化錳反應生成硫酸錳，用MnCO3能除去溶液中Al3+和Fe3+，MnS將銅、鎳離子還原為單質，高錳酸鉀能與硫酸錳反應生成二氧化錳，通過過濾獲得二氧化錳；

（1）過濾需要漏斗、燒杯、玻璃棒等，過濾中玻璃棒的作用為引流，防止液體濺出；

（2）由于碳酸錳能消耗溶液中的酸，降低溶液的酸性，從而促進Al3+和Fe3+水解生成氫氧化物沉淀；

（3）當Ni2+恰好完全沉淀 (此時溶液中c(Ni2+)=1.0×10-5mol/L)，c(S2-)===1.4×10-19，由Ksp(CuS)可知溶液中Cu2+的濃度為=6.0×10-26mol/L；

（4）惰性電極作陽極，鐵作陰極，則陽極上失去電子發(fā)生氧化反應，則陽極反應為MnO42--e-═MnO4-，陰極上水中的氫得電子生成氫氣，所以電解的總反應為2K2MnO4+2H2O2KMnO4+H2↑+2KOH；

（5）準確測定一定體積燃煤尾氣中SO2含量，二氧化硫與氨水、NaOH反應不易控制，且加指示劑現(xiàn)象觀察的滴定終點與反應終點誤差大，而b、c中利用還原性及高錳酸鉀褪色、淀粉變藍等可準確測定氣體的含量，故選bc；

（6）從溶液中獲得帶結晶水的晶體，一般要經過蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾等，故選bca；

（7）SO2與稀硫酸酸化的軟錳礦發(fā)生氧化還原反應生成硫酸錳，反應方程式為SO2+MnO2=MnSO4，由硫原子守恒，被吸收的SO2的物質的量等于硫酸錳晶體的物質的量，則硫酸錳晶體的質量為

≈20.0kg。