Question

（16分）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。某化學(xué)研究小組利用軟錳礦（主要成分為MnO2，另含有少量頭鐵、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)條件已略去）。

請(qǐng)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(hào)）。

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Al3＋和Fe3＋，其原因是_____。

（3）已知：25℃、101kpa時(shí)，Mn(s)＋O2(g)＝MnO2(s) △H＝－520kJ/mol

S(s)＋O2(g)＝SO2(g) △H＝－297kJ/mol

Mn(s)＋S(s)＋2O2(g)＝MnSO4(s) △H＝－1065kJ/mol

SO2與MnO2反應(yīng)生成無水MnSO4的熱化學(xué)方程式是________________。

（4）MnO2可作超級(jí)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(shí)，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?qǐng)D示流程，將a m3（標(biāo)準(zhǔn)狀況）含SO2的體積分?jǐn)?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(shí)，所引入的錳元素相當(dāng)于MnO2___________kg。

 

Answer 1

（1）A、C （2）消耗溶液中的酸，促進(jìn)Al3＋和Fe3＋水解生成氫氧化物沉淀

（3）MnO2(s)＋SO2(g) =MnSO4(s) △H=-248kJ/mol

（4）Mn2＋＋2H2O－2e－＝MnO2＋4H＋ （5）MnO2＋H2O＋e－＝MnO(OH)＋OH－

（6）

【解析】

試題分析：（1）白色污染主要是塑料等難降解的物質(zhì)形成的，SO2能形成酸雨，因此脫硫?qū)崿F(xiàn)了廢棄物的綜合利用，同時(shí)也減少了酸雨形成，即答案選AC。

（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(jìn)Al3＋和Fe3＋水解生成氫氧化物沉淀。

（3）已知：熱化學(xué)方程式①M(fèi)n(s)＋O2(g)＝MnO2(s) △H＝－520kJ/mol，②S(s)＋O2(g)＝SO2(g)

△H＝－297kJ/mol，③Mn(s)＋S(s)＋2O2(g)＝MnSO4(s) △H＝－1065kJ/mol，則根據(jù)蓋斯定律可知③－（①＋③）即得到SO2與MnO2反應(yīng)生成無水MnSO4的熱化學(xué)方程式MnO2(s)＋SO2(g) =MnSO4(s) △H=-248kJ/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，因此陽極是錳離子放電，其陽極電極反應(yīng)式是Mn2＋＋2H2O－2e－＝MnO2＋4H＋。

（5）原電池中負(fù)極失去電子，正極得到電子，因此堿性鋅錳電池放電時(shí)，正極是二氧化錳得到電子，則電極反應(yīng)式是MnO2＋H2O＋e－＝MnO(OH)＋OH－。

（6）實(shí)際參加反應(yīng)的SO2的物質(zhì)的量是，根據(jù)方程式MnO2(s)＋SO2(g) =MnSO4(s)可知生成硫酸鎂的物質(zhì)的量是0.4abmol。最終生成二氧化錳是c kg，則根據(jù)方程式3MnSO4＋2KMnO4＋2H2O=5MnO2＋K2SO4＋2H2SO4可知，因此消耗硫酸錳的物質(zhì)的量是 mol，則除去鐵、鋁、銅、鎳等雜質(zhì)時(shí)，所引入的錳元素的物質(zhì)的量是mol－0.4abmol，相當(dāng)于二氧化錳的質(zhì)量是（mol－0.4abmol）×87g/mol＝（600c－34.8ab）g＝ kg

考點(diǎn)：考查物質(zhì)制備工藝流程的有關(guān)判斷與計(jì)算