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)條件已略去)。

請回答下列問題：

(1)上述脫硫過程實現(xiàn)了________(填字母)。

A．廢棄物的綜合利用

B．白色污染的減少

C．酸雨的減少

D．獲得金屬單質(zhì)

(2)已知：25 ℃、101 kPa時， Mn(s)＋O2(g)===MnO2(s)ΔH＝－520 kJ·mol－1

S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝－297 kJ·mol－1

Mn(s)＋S(s)＋2O2(g)===MnSO4(s) ΔH＝－1 065 kJ·mol－1

SO2與MnO2反應(yīng)生成無水MnSO4的熱化學(xué)方程式是_____________________。

(3)用惰性電極電解硫酸酸化的硫酸錳溶液制備MnO2的裝置如圖所示。

①a應(yīng)與直流電源的________(填“正”或“負”)極相連。

②電解過程中氫離子的作用是____________________________；

③陽極的電極反應(yīng)反應(yīng)方程式為：______________若轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為6.02×1023，左室溶液中n(H＋)的變化量為________。

Answer 1

【答案】AC MnO2(s)＋SO2(g)===MnSO4(s) ΔH＝－248 kJ·mol－1 正 參與陰極反應(yīng) 通過交換膜定向移動形成電流 Mn2+-2e-+ 2H2O == MnO2 + 4H+ 1 mol

【解析】

(1)脫硫能減少酸雨和廢棄物再利用，白色污染的減少是塑料的減少和流程無關(guān)，最終得到的是金屬的化合物，不是金屬單質(zhì)，故選AC。 (2) 25 ℃、101 kPa時，① Mn(s)＋O2(g)===MnO2(s)ΔH＝－520 kJ·mol－1，②S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝－297 kJ·mol－1，③Mn(s)＋S(s)＋2O2(g)===MnSO4(s) ΔH＝－1 065 kJ·mol－1，根據(jù)蓋斯定律分析，③-②-①可得到MnO2(s)＋SO2(g)===MnSO4(s) ΔH＝-1065kJ/mol+520kJ/mol+297kJ/mol=－248 kJ·mol－1 (3). ①根據(jù)題意，錳離子失去電子生成二氧化錳，所以左室為陽極，則a為電源的正極。溶液中的氫離子向陰極移動，右室中氫離子得到電子生成氫氣。 ②在電解過程中氫離子參與陰極反應(yīng) 通過交換膜定向移動形成電流。③陽極是錳離子失去電子生成二氧化錳，電極反應(yīng)為Mn2+-2e-+2H2O == MnO2+4H+。當轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為6.02×1023，即有1mol電子轉(zhuǎn)移時，左室生成2molH+，但為了平衡電荷，左室溶液中有1 mol氫離子通過交換膜到右室。