Question

【題目】【加試題】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，

Mn(s)+O2(g)=MnO2(s) ΔH = -520kJ/mol

S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH = -297kJ/mol

Mn(s)+S(s)+2O2(g)=MnSO4(s) ΔH = -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）假設(shè)脫除的SO2只與軟錳礦漿中MnO2反應(yīng)。按照圖示流程，將5 m3(標(biāo)準(zhǔn)狀況)含SO2的體積分?jǐn)?shù)為3 %的尾氣通入礦漿，若SO2的脫除率為89.6%，最終每得到MnO2的質(zhì)量1 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】（1）AC （2分） （2） MnCO3與H+反應(yīng)，促進Al3＋和Fe3＋的水解，使Al3＋和Fe3＋轉(zhuǎn)化為沉淀除去。（2分）（3） MnO2(s) ＋ SO2(g)＝MnSO4(s) ΔH＝－248kJ/mol（2分）

（4） Mn2+ ＋ 2H2O－2e―＝MnO2＋4H+（2分） （5）0.078（2分）

【解析】

試題分析：（1）白色污染主要是塑料等難降解的物質(zhì)形成的，SO2能形成酸雨，因此脫硫?qū)崿F(xiàn)了廢棄物的綜合利用，同時也減少了酸雨形成，答案選AC。

（2）由于碳酸錳能消耗溶液中的酸，降低溶液的酸性，從而促進Al3+和Fe3+水解生成氫氧化物沉淀，反應(yīng)的離子方程式為：3MnCO3+2Al3+3H2O=2Al（OH）3↓+3CO2↑+3Mn2+或3MnCO3+2Fe3++3H2O=2Fe（OH）3↓+3CO2↑+3Mn2+；

（3）已知：①Mn（s）+O2（g）═MnO2（s）△H=-520kJmol-1

②S（s）+O2（g）═SO2（g）△H=-297kJmol-1

③Mn（s）+S（s）+2O2（g）═MnSO4（s）△H=-1065kJmol-1

根據(jù)蓋斯定律可知將③-②-①可得MnO2（s）+SO2（g）=MnSO4（s）△H=-248kJ/mol；

（4）錳離子在陽極失電子，電極反應(yīng)式為Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+；

（6）反應(yīng)的二氧化硫的物質(zhì)的量為（5000L÷22.4mol/L）×3%×89.6%=6mol，根據(jù)SO2+MnO2=MnSO4可知生成硫酸錳的物質(zhì)的量為6mol，最終生成的二氧化錳為1000g，設(shè)消耗硫酸錳的物質(zhì)的量為x，則

2KMnO4+3MnSO4+2H2O═5MnO2+2H2SO4+K2SO4

3 87×5

x 1000

解得x＝6.9mol

除去鐵、鋁、銅、鎳等雜質(zhì)時，所引入的錳元素0.9 mol，相當(dāng)于MnO2的質(zhì)量0.9mol×87g/mol＝78.3g＝0.078kg。