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材質(zhì)的儀器有玻璃棒、 、 ；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)=8.4×1045，Ksp(NiS)=1.4×1024；在除銅鎳的過程中，當(dāng)Ni2+恰好完全沉淀時[此時溶液中c(Ni2+)=1.0×105mol·L1]，溶液中Cu2+的濃度是 mol·L1。

（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(zhǔn)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，可得硫酸錳晶體質(zhì)量為 kg (結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。

Answer 1

【答案】

（1）燒杯 漏斗（各1分，共2分） 引流，防止液體濺出（1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）6.0×1026 （2分）

（4） e=== (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，這三種儀器都是硅酸鹽材質(zhì)的；其中玻璃棒是作用是引流，防止液體濺出。

（2）Al3+和Fe3+均可水解：Al3++3H2OAl(OH)3+3H+、Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+，MnCO3能與H+反應(yīng)使溶液酸性減弱，從而促進水解平衡正向移動，生成氫氧化物沉淀而被除去；

（3）當(dāng)溶液中c(Ni2+)=1.0×105 mol·L1時，根據(jù)Ksp(NiS)=1.4×1024可求得c(S2)=，再由Ksp(CuS)=8.4×1045可得溶液中c(Cu2+)=

（4）電解池中陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，元素的化合價升高，根據(jù)生產(chǎn)目的，應(yīng)使MnO42放電生成，所以陽極的電極反應(yīng)式為MnO42 e===；

（5）a、SO2被NaOH溶液吸收，可能生成Na2SO3、NaHSO3或二者的混合物，即使使用酚酞作指示劑也不能準(zhǔn)確判斷或控制產(chǎn)物的組成，所以不能確定SO2與NaOH的物質(zhì)的量關(guān)系，因而不能計算SO2的含量；b、SO2與酸性高錳酸鉀溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)物固定，即SO2與KMnO4存在確定的物質(zhì)的量的關(guān)系，且反應(yīng)終點現(xiàn)象明顯，可以準(zhǔn)確計算SO2的含量；c、SO2與I2有確定的反應(yīng)：SO2+I2+H2O===2HI+H2SO4，淀粉可以顯示反應(yīng)終點，現(xiàn)象明顯，所以能準(zhǔn)確計算SO2的含量；d、氨水是弱堿溶液，與SO2反應(yīng)的產(chǎn)物可能是亞硫酸銨、亞硫酸氫銨或二者的混合物，產(chǎn)物不固定，所以不能準(zhǔn)確計算二氧化硫的含量。答案選bc。

（6）要使MnSO4從溶液中析出晶體，可采用蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶的方法，過濾即得硫酸錳晶體；1000 m3燃煤尾氣中n(SO2)=，SO2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131.25 mol×90%×169 g·mol1≈20.0 kg。