Question

【題目】【加試題】污染物的有效去除和資源的充分利用是化學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Al3＋和Fe3＋，其原因是 。

（3）已知：25℃、101kPa時，

Mn(s)+O2(g)=MnO2(s) ΔH = -520kJ/mol

S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH = -297kJ/mol

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

SO2與MnO2反應生成無水MnSO4的熱化學方程式是 。

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

（5）假設(shè)脫除的SO2只與軟錳礦漿中MnO2反應。按照圖示流程，將5 m3(標準狀況)含SO2的體積分數(shù)為3 %的尾氣通入礦漿，若SO2的脫除率為89.6%，最終每得到MnO2的質(zhì)量1 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

【答案】（1）AC （2分） （2） MnCO3與H+反應，促進Al3＋和Fe3＋的水解，使Al3＋和Fe3＋轉(zhuǎn)化為沉淀除去。（2分）（3） MnO2(s) ＋ SO2(g)＝MnSO4(s) ΔH＝－248kJ/mol（2分）

（4） Mn2+ ＋ 2H2O－2e―＝MnO2＋4H+（2分） （5）0.078（2分）

【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，同時也減少了酸雨形成，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Al3+和Fe3+水解生成氫氧化物沉淀，反應的離子方程式為：3MnCO3+2Al3+3H2O=2Al（OH）3↓+3CO2↑+3Mn2+或3MnCO3+2Fe3++3H2O=2Fe（OH）3↓+3CO2↑+3Mn2+；

（3）已知：①Mn（s）+O2（g）═MnO2（s）△H=-520kJmol-1

②S（s）+O2（g）═SO2（g）△H=-297kJmol-1

③Mn（s）+S（s）+2O2（g）═MnSO4（s）△H=-1065kJmol-1

根據(jù)蓋斯定律可知將③-②-①可得MnO2（s）+SO2（g）=MnSO4（s）△H=-248kJ/mol；

（4）錳離子在陽極失電子，電極反應式為Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+；

（6）反應的二氧化硫的物質(zhì)的量為（5000L÷22.4mol/L）×3%×89.6%=6mol，根據(jù)SO2+MnO2=MnSO4可知生成硫酸錳的物質(zhì)的量為6mol，最終生成的二氧化錳為1000g，設(shè)消耗硫酸錳的物質(zhì)的量為x，則

2KMnO4+3MnSO4+2H2O═5MnO2+2H2SO4+K2SO4

3 87×5

x 1000

解得x＝6.9mol

除去鐵、鋁、銅、鎳等雜質(zhì)時，所引入的錳元素0.9 mol，相當于MnO2的質(zhì)量0.9mol×87g/mol＝78.3g＝0.078kg。