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)上采用電解K2MnO4水溶液的方法來生產(chǎn)KMnO4，其中隋性電極作陽極，鐵作陰極，請寫出陽極的電極反應(yīng)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 (填操作名稱)制得硫酸錳晶體(MnSO4?H2O，相對分子質(zhì)量為169)。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(zhì)量為 kg(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。

Answer 1

（16分）（1）燒杯 漏斗（各1分，共2分）；引流,防止液體濺出。（2分）

（2）消耗溶液中的酸，促進Al3＋和Fe3＋水解生成氫氧化物沉淀（2分）

（3）6.0×10－26mol/L（2分）

（4）MnO42－—e-= MnO4－ (2分)

（5）b c （2分）

（6）蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶（過濾），（2分） 20.0（2分）

【解析】

試題分析：（1）過濾操作需要燒杯、漏斗、玻璃棒，這三種玻璃儀器都是硅酸鹽儀器；其中玻璃棒是作用是引流，防止液體濺出的作用；

（2）鋁離子與鐵離子水解產(chǎn)生氫氧化鋁、氫氧化鐵和氫離子，加入MnCO3能消耗水解平衡的氫離子，使平衡正向移動，從而使Al、Fe沉淀被除去；

（3）當Ni2＋恰好完全沉淀 (此時溶液中c(Ni2＋)＝1.0×10－5mol/L)，溶液中S2-的濃度根據(jù)，Ksp(NiS)＝1.4×10－24可得c(S2-)＝1.4×10－24/1.0×10－5=1.4×10－19mol/L，則根據(jù)Ksp(CuS)＝8.4×10－45，可得溶液中Cu2＋的濃度是8.4×10－45/1.4×10－19=6.0×10－26mol/L；

（4）電解池中陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，元素的化合價升高，則MnO42-被氧化為MnO4-，所以陽極的電極反應(yīng)式為MnO42－—e-= MnO4－；

（5）a、二氧化硫與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，生成的亞硫酸鈉或亞硫酸氫鈉或二者的混合物，產(chǎn)物的量無法確定，所以不能計算二氧化硫的含量，錯誤；b、二氧化硫與酸性高錳酸鉀溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)只有一步，產(chǎn)物固定，所以可以準確計算二氧化硫的含量，正確；c、二氧化硫與淀粉、碘水溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)物固定，且現(xiàn)象明顯，可以準確計算二氧化硫的含量，正確；d、氨水是弱堿溶液，與二氧化硫反應(yīng)的產(chǎn)物可能是亞硫酸銨、亞硫酸氫銨、或者二者的混合物，產(chǎn)物不固定，所以不能準確計算二氧化硫的含量，錯誤，答案選bc；

（6）從溶液中得到晶體的操作是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，過濾可得硫酸錳晶體；1000 m3燃煤尾氣中二氧化硫的物質(zhì)的量是1000 m3×8.4 g/m3/64g/mol，二氧化硫的吸收率是90%，根據(jù)S元素守恒，則可得到硫酸錳晶體的質(zhì)量是1000 m3×8.4 g/m3/64g/mol×90%×169g/mol=20.0kg。

考點：考查實驗基本操作的判斷，儀器的選擇，對流程的分析，溶度積常數(shù)的應(yīng)用，實驗方案的評價，實驗結(jié)果的分析與計算