Question

【題目】氧錳八面體納米棒(OMS-2)是一種新型的環保催化劑。用軟錳礦和黃鐵礦（主要成分分別為MnO2、FeS2）合成OMS-2的工藝流程如下：

（1）FeS2中硫元素的化合價是_________。“調pH并過濾”主要除去______元素。

（2）Mn12O19中氧元素化合價均為-2價，錳元素的化合價有兩種，則Mn (Ⅲ)、Mn (Ⅳ) 物質的量之比為_______________。生產過程中的原料KMnO4、K2S2O8、MnSO4·H2O按物質的量比1:1:5反應，產物中硫元素全部以SO42-的形式存在，該反應的離子方程式為__________________________。

（3）溶液B可進一步分離出兩種主要化合物，一種可在該工藝中循環使用，化學式是____________；另一種為鹽類，在農業生產中可用作___________________________。

（4）OMS-2是一種納米級的分子篩。分別用OMS-2和MnOx對甲醛進行催化氧化，在相同時間內甲醛轉化率和溫度的關系如圖：

由圖可知，OMS-2與MnOx相比，催化效率較高是____________________，原因是________________。

（5）甲醛(HCHO)在OMS-2催化氧化作用下生成CO2和H2O，現利用OMS-2對某密閉空間的甲醛進行催化氧化實驗，實驗開始時，該空間內甲醛含量為1.22mg/L，CO2含量為0.590mg/L，一段時間后測得CO2含量升高至1.25mg/L，該實驗中甲醛的轉化率為_______________________。

Answer 1

【答案】 -1 Fe或鐵 5:1 2MnO4-+ 2S2O82-+10Mn2++11H2O=Mn12O19↓+4SO42-+22H+ H2SO4 化肥 OMS-2 OMS-2 比MnOx表面積大，吸附的反應物濃度更高，反應速率更快 36.9%

【解析】本題以氧錳八面體納米棒(OMS-2)的合成為載體考查工藝流程圖，意在考查學生的綜合分析能力。（1）FeS2中鐵元素的化合價為+2價，硫元素的化合價是-1；軟錳礦和黃鐵礦加硫酸浸出，濾液A中含有Fe2+，加入H2O2將Fe2+氧化為Fe3+，調節pH將鐵元素除去得到MnSO4·H2O；（2）Mn12O19中氧元素化合價均為-2價，設Mn (Ⅲ)為x個，則Mn (Ⅳ)為12-x，根據化合物中元素化合價代數和為0，即得3x+4(12-x)=2×19,x為10，Mn (Ⅳ)為2，Mn (Ⅲ)、Mn (Ⅳ) 物質的量之比為5:1；根據題意生產過程中的原料KMnO4、K2S2O8、MnSO4·H2O按物質的量比1:1:5反應，產物中硫元素全部以SO42-的形式存在，該反應的離子方程式為2MnO4-+ 2S2O82-+10Mn2++11H2O=Mn12O19↓+4SO42-+22H+；（3）根據反應方程式可知，溶液B中含有的K2SO4、H2SO4，該工藝中循環使用的物質化學式是H2SO4，K2SO4在農業生產中可用作鉀肥；（4）由圖像可以看出，相同溫度下，OMS-2作催化劑時，因納米級OMS-2 比MnOx表面積大，吸附的反應物濃度更高，反應速率更快，故OMS-2與MnOx相比，催化效率較高是OMS-2；（5）設體積為VL，CO2含量由0.590mg/L升高至1.25mg/L，CO2含量增多0.66mg/L，反應生成的CO2的物質的量為，根據原子個數守恒，參與反應的甲醛的物質的量為，故該實驗中甲醛的轉化率為=36.9%。