Question

【題目】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)條件已略去）。

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，

①Mn(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

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，正極的電極反應(yīng)式是________。

(6)KMnO4溶液與MnSO4溶液反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式是________。

(7)假設(shè)脫除的SO2只與軟錳礦漿中的MnO2反應(yīng)。按照圖示流程，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，所引入的錳元素相當(dāng)于MnO2_________kg。

Answer 1

【答案】AC 消耗溶液中的酸，促進(jìn)Al3+和Fe3+水解生成沉淀 MnO2(s)+SO2(g)=MnSO4(s) △H＝-248kJ/mol Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+ MnO2+H2O+e-=MnO(OH)+OH- 2H2O+2MnO4-+3Mn2+=5MnO2+4H+

【解析】

由流程可知，二氧化硫能與二氧化錳反應(yīng)生成硫酸錳，用MnCO3能除去溶液中的Al3+、Fe3+，用MnS可將銅離子、鎳離子轉(zhuǎn)化為更難溶的CuS、NiS沉淀，高錳酸鉀能與硫酸錳反應(yīng)生成二氧化錳，通過過濾得到二氧化錳，據(jù)此解答。

由流程可知，二氧化硫能與二氧化錳反應(yīng)生成硫酸錳，用MnCO3能除去溶液中的Al3+、Fe3+，用MnS可將銅離子、鎳離子轉(zhuǎn)化為更難溶的CuS、NiS沉淀，高錳酸鉀能與硫酸錳反應(yīng)生成二氧化錳，通過過濾得到二氧化錳，

(1)由流程可知，脫硫可減少SO2的排放，則能減少酸雨的形成，并實現(xiàn)廢棄物的綜合利用，白色污染的減少是塑料的減少，與流程無關(guān)，故答案為：AC；

(2)MnCO3能消耗溶液中的酸，促進(jìn)Al3+和Fe3+水解，生成沉淀，從而除去溶液中的Al3＋和Fe3＋，故答案為：消耗溶液中的酸，促進(jìn)Al3+和Fe3+水解生成沉淀；

(3)已知熱化學(xué)方程式①Mn(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，根據(jù)蓋斯定律可知，③-②-①可得到MnO2(s)+SO2(g)=MnSO4(s) △H＝-248kJ/mol，故答案為：MnO2(s)+SO2(g)=MnSO4(s) △H＝-248kJ/mol；

(4)用惰性電極電解MnSO4溶液可制得MnO2，則陽極為Mn2+失電子生成MnO2，則陽極的電極反應(yīng)式為Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+，故答案為：Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+；

(5)堿性鋅錳電池中，MnO2得電子生成MnO(OH)，則正極的電極反應(yīng)式是MnO2+H2O+e-=MnO(OH)+OH-，故答案為：MnO2+H2O+e-=MnO(OH)+OH-；

(6)KMnO4溶液與MnSO4溶液反應(yīng)生成MnO2，根據(jù)得失電子守恒、電荷守恒、元素守恒配平該離子反應(yīng)方程式，為2H2O+2MnO4-+3Mn2+=5MnO2+4H+，故答案為：2H2O+2MnO4-+3Mn2+=5MnO2+4H+；

(7)參加反應(yīng)的二氧化硫的物質(zhì)的量為，根據(jù)SO2+MnO2=MnSO4可知，脫硫過程中生成MnSO4的物質(zhì)的量為0.4abmol，最終生成的二氧化錳為ckg，根據(jù)關(guān)系式3MnSO4~5MnO2可得，反應(yīng)2H2O+2MnO4-+3Mn2+=5MnO2+4H+中，消耗MnSO4的物質(zhì)的量為，則除去鐵、鋁、銅、鎳等雜質(zhì)時，所引入的錳元素的物質(zhì)的量為，相當(dāng)于MnO2的質(zhì)量，故答案為：。