Question

9．煤炭燃燒過程中會(huì)釋放出大量的SO₂、CO等有毒氣體，工業(yè)上常用CaSO₄、MnO₂、海水來消除其對(duì)大氣的污染．

（1）CaSO₄消除CO的反應(yīng)原理如下：
CaSO₄（s）+4CO（g）?CaS（s）+4CO₂（g）；△H₁＜0
CaSO₄（s）+CO（g）?CaO（s）+SO₂（g）+CO₂（g）；△H₂＞0
常壓下，工業(yè)生產(chǎn)中為了盡可能減少有毒氣體的排放，常采用的措施是適當(dāng)降低溫度．
（2）在煤粉中摻入MnO₂，既能脫硫又能提高燃燒效率．
①某煤粉中硫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%，在煤粉中摻入MnO₂可在燃燒過程中生成MnSO₄．若硫元素恰好與MnO₂完全反應(yīng)，則MnO₂與煤粉混合的質(zhì)量比為87：6400．實(shí)際生產(chǎn)中向煤粉中摻入過量MnO₂以提高煤粉燃燒效率，經(jīng)分析燃燒后的物質(zhì)中含有Mn₃O₄，由此可知MnO₂能提高煤粉燃燒效率的原因是MnO₂分解生成Mn₃O₄同時(shí)放出氧氣．
②用圖1電解MnSO₄溶液可制備MnO₂，其陽極的電極反應(yīng)式為Mn²⁺+2H₂O-2e^-═MnO₂+4H⁺；酸性條件下，加熱KClO₃和MnCl₂混合溶液也能制備MnO₂，同時(shí)產(chǎn)生一種黃綠色的氣體，該反應(yīng)的離子方程式為5Mn²⁺+2ClO₃^-+4H₂O═5MnO₂↓+Cl₂↑+8H⁺．
（3）海水中的鈉鎂比（鈉鎂元素的質(zhì)量比）是影響吸收SO₂的主要因素．某海水隨水分的蒸發(fā)，鈉鎂比與密度關(guān)系如圖2所示，該海水中的鈉鎂比在密度高于1.23g•cm^-3時(shí)急劇下降的原因是密度高于1.23 g•cm^-3時(shí)海水中氯化鈉開始析出，導(dǎo)致鈉鎂比急劇下降．已知三種海水體系的二氧化硫吸收量隨溫度變化如圖3所示，工業(yè)上常采用鹵水作為SO₂的吸收劑．

Answer 1

分析 （1）CaSO₄（s）+4CO（g）?CaS（s）+4CO₂（g）；△H₁＜0①
CaSO₄（s）+CO（g）?CaO（s）+SO₂（g）+CO₂（g）；△H₂＞0②，反應(yīng)①生成的氣體對(duì)空氣無污染，要想促進(jìn)反應(yīng)①的發(fā)生，根據(jù)△G=△H-T△S進(jìn)行分析；
（2）①S+MnO₂+O₂=MnSO₄據(jù)此進(jìn)行分析；向煤粉中摻入過量MnO₂以提高煤粉燃燒效率，經(jīng)分析燃燒后的物質(zhì)中含有Mn₃O₄，故MnO₂能提高煤粉燃燒效率的原因是MnO₂分解生成Mn₃O₄同時(shí)放出氧氣；
②陽極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，據(jù)此書寫電極反應(yīng)方程式；KClO₃和MnCl₂反應(yīng)生成二氧化錳，氯氣和鹽酸，據(jù)此書寫離子方程式；
③密度高于1.23 g•cm^-3時(shí)海水中氯化鈉開始析出，導(dǎo)致鈉鎂比急劇下降，據(jù)此進(jìn)行分析；鹵水可用作二氧化硫的吸附劑．

解答 （1）CaSO₄（s）+4CO（g）?CaS（s）+4CO₂（g）；△H₁＜0①
CaSO₄（s）+CO（g）?CaO（s）+SO₂（g）+CO₂（g）；△H₂＞0②，反應(yīng)①生成的氣體對(duì)空氣無污染，要想促進(jìn)反應(yīng)①的發(fā)生，△G=△H-T△S，故適當(dāng)降低溫度
能滿足反應(yīng)①△G＜0，故工業(yè)生產(chǎn)中為了盡可能減少有毒氣體的排放，常采用的措施是，適當(dāng)降低溫度，
故答案為：適當(dāng)降低溫度；
（2）①S+MnO₂+O₂=MnSO₄
           32     87，假設(shè)參加反應(yīng)的二氧化錳87g，則需硫32g，故煤粉的質(zhì)量為$\frac{32g}{0.5%}$=6400g，則MnO₂與煤粉混合的質(zhì)量比為87：6400；向煤粉中摻入過量MnO₂以提高煤粉燃燒效率，經(jīng)分析燃燒后的物質(zhì)中含有Mn₃O₄，故MnO₂能提高煤粉燃燒效率的原因是MnO₂分解生成Mn₃O₄同時(shí)放出氧氣，
故答案為：87：6400；MnO₂分解生成Mn₃O₄同時(shí)放出氧氣；
②陽極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，故電極反應(yīng)方程式為Mn²⁺+2H₂O-2e^-═MnO₂+4H⁺；KClO₃和MnCl₂反應(yīng)生成二氧化錳，氯氣和鹽酸，故離子方程式為5Mn²⁺+2ClO₃^-+4H₂O═5MnO₂↓+Cl₂↑+8H⁺，
故答案為：5Mn²⁺+2ClO₃^-+4H₂O═5MnO₂↓+Cl₂↑+8H⁺；
③水中的鈉鎂比在密度高于1.23g•cm^-3時(shí)急劇下降的原因是密度高于1.23 g•cm^-3時(shí)海水中氯化鈉開始析出，導(dǎo)致鈉鎂比急劇下降；鹵水可用作二氧化硫的吸附劑，
故答案為：密度高于1.23 g•cm^-3時(shí)海水中氯化鈉開始析出，導(dǎo)致鈉鎂比急劇下降；鹵水．

點(diǎn)評(píng) 本題考查判斷反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的條件，利用方程式求算質(zhì)量比，離子方程式的書寫等，本題綜合性較大，難度中等．