Question

【題目】污染物的有效去除和資源的充分利用是化學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（反應條件已省略）．
請回答下列問題：
（1）上述流程脫硫實現了（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能除去溶液中的Al3+和Fe3+ ， 其原因是 ．
（3）已知：25℃、101kPa時，Mn（s）+O2（g）═MnO2（s）△H=﹣520kJ/mol
S（s）+O2（g）═SO2（g）△H=﹣297kJ/mol
Mn（s）+S（s）+2O2（g）═MnSO4（s）△H=﹣1065kJ/mol
SO2與MnO2反應生成無水MnSO4的熱化方程式是 ．
（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，正極的電極反應式是 ．
（6）假設脫除的SO2只與軟錳礦漿中的MnO2反應．按照圖示流程，將a m3（標準狀況）含SO2的體積分數為b%的尾氣通入礦漿，若SO2的脫除率為89.6%，最終得到MnO2的質量為ckg，則除去鐵、鋁、銅、鎳等雜質時，所引入的錳元素相當于MnO2kg．

Answer 1

【答案】
（1）AC
（2）消耗溶液中的酸，促進Al3+和Fe3+水解生成氫氧化物沉淀
（3）MnO2（s）+SO2（g）=MnSO4（s）△H=﹣248kJ/mol
（4）Mn2++2H2O﹣2e﹣=MnO2+4H+
（5）MnO2+H2O+e﹣=MnO（OH）+OH﹣
（6）
【解析】解：二氧化硫能與二氧化錳反應生成硫酸錳，用MnCO3能除去溶液中Al3+和Fe3+ ， MnS將銅、鎳離子還原為單質，高錳酸鉀能與硫酸錳反應生成二氧化錳，（1）硫氧化后生成二氧化硫，二氧化硫能形成酸雨，脫硫能減少酸雨和廢物在利用，所以答案是：AC；（2）MnCO3消耗溶液中的酸，溶液的酸性減弱，堿性增強，促進Al3+和Fe3+水解生成氫氧化物沉淀，從而達到除去Al3+和Fe3+的目的，所以答案是：消耗溶液中的酸，促進Al3+和Fe3+水解生成氫氧化物沉淀；（3）Mn（s）+O2（g）═MnO2（s）△H=﹣520kJmol﹣1S（s）+O2（g）═SO2（g）△H=﹣297kJmol﹣1
Mn（s）+S（s）+2O2（g）═MnSO4（s）△H=﹣1065kJmol﹣1根據蓋斯定律，將③﹣②﹣①可得MnO2（s）+SO2（g）=MnSO4（s）△H=﹣248kJ/mol，所以答案是：MnO2（s）+SO2（g）=MnSO4（s）△H=﹣248kJ/mol；（4）錳離子在陽極失電子：Mn2++2H2O﹣2e﹣=MnO2+4H+ ，
所以答案是：Mn2++2H2O﹣2e﹣=MnO2+4H+；（5）二氧化錳得電子生成MnO（OH），MnO2+H2O+e﹣=MnO（OH）+OH﹣ ， 所以答案是：MnO2+H2O+e﹣=MnO（OH）+OH﹣；（6）反應的二氧化硫的物質的量為 ×b%×89.6%=0.4abmol，根據SO2+MnO2=MnSO4可知生成硫酸錳的物質的量為0.4abmol，最終生成的二氧化錳為c kg，設消耗硫酸錳的物質的量為x．
2KMnO4+3MnSO4+2H2O═5MnO2+2H2SO4+K2SO4
3 87×5
x 1000c
，
x= ，
除去鐵、鋁、銅、鎳等雜質時，所引入的錳元素（ ﹣0.4ab）mol，相當于MnO2的質量（ ﹣0.4ab）mol×87g/mol=（600c﹣0.4ab×87）g= kg，所以答案是： ．