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。某化學研究小組利用軟錳礦（主成分為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（反應條件已略去）。

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Al3＋和Fe3＋，其原因是___________________；

(3)已知： 25℃、101kpa時，

①Mn(s)＋O2(g)＝MnO2(s) △H＝-520kJ/mol

②S(s)＋O2(g)＝SO2(g) △H＝-297kJ/mol

③Mn(s)＋S(s)＋2O2(g)＝MnSO4(s) △H＝-1065kJ/mol

SO2與MnO2反應生成無水MnSO4的熱化學方程式是_________________。

(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)KMnO4溶液與MnSO4溶液反應的離子反應方程式是________。

(7)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c kg，則除去鐵、鋁、銅、鎳等雜質時，所引入的錳元素相當于MnO2_________kg。

Answer 1

【答案】AC 消耗溶液中的酸，促進Al3+和Fe3+水解生成沉淀 MnO2(s)+SO2(g)=MnSO4(s) △H＝-248kJ/mol Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+ MnO2+H2O+e-=MnO(OH)+OH- 2H2O+2MnO4-+3Mn2+=5MnO2+4H+

【解析】

由流程可知，二氧化硫能與二氧化錳反應生成硫酸錳，用MnCO3能除去溶液中的Al3+、Fe3+，用MnS可將銅離子、鎳離子轉化為更難溶的CuS、NiS沉淀，高錳酸鉀能與硫酸錳反應生成二氧化錳，通過過濾得到二氧化錳，據此解答。

由流程可知，二氧化硫能與二氧化錳反應生成硫酸錳，用MnCO3能除去溶液中的Al3+、Fe3+，用MnS可將銅離子、鎳離子轉化為更難溶的CuS、NiS沉淀，高錳酸鉀能與硫酸錳反應生成二氧化錳，通過過濾得到二氧化錳，

(1)由流程可知，脫硫可減少SO2的排放，則能減少酸雨的形成，并實現廢棄物的綜合利用，白色污染的減少是塑料的減少，與流程無關，故答案為：AC；

(2)MnCO3能消耗溶液中的酸，促進Al3+和Fe3+水解，生成沉淀，從而除去溶液中的Al3＋和Fe3＋，故答案為：消耗溶液中的酸，促進Al3+和Fe3+水解生成沉淀；

(3)已知熱化學方程式①Mn(s)＋O2(g)＝MnO2(s) △H＝-520kJ/mol，②S(s)＋O2(g)＝SO2(g) △H＝-297kJ/mol，③Mn(s)＋S(s)＋2O2(g)＝MnSO4(s) △H＝-1065kJ/mol，根據蓋斯定律可知，③-②-①可得到MnO2(s)+SO2(g)=MnSO4(s) △H＝-248kJ/mol，故答案為：MnO2(s)+SO2(g)=MnSO4(s) △H＝-248kJ/mol；

(4)用惰性電極電解MnSO4溶液可制得MnO2，則陽極為Mn2+失電子生成MnO2，則陽極的電極反應式為Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+，故答案為：Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+；

(5)堿性鋅錳電池中，MnO2得電子生成MnO(OH)，則正極的電極反應式是MnO2+H2O+e-=MnO(OH)+OH-，故答案為：MnO2+H2O+e-=MnO(OH)+OH-；

(6)KMnO4溶液與MnSO4溶液反應生成MnO2，根據得失電子守恒、電荷守恒、元素守恒配平該離子反應方程式，為2H2O+2MnO4-+3Mn2+=5MnO2+4H+，故答案為：2H2O+2MnO4-+3Mn2+=5MnO2+4H+；

(7)參加反應的二氧化硫的物質的量為，根據SO2+MnO2=MnSO4可知，脫硫過程中生成MnSO4的物質的量為0.4abmol，最終生成的二氧化錳為ckg，根據關系式3MnSO4~5MnO2可得，反應2H2O+2MnO4-+3Mn2+=5MnO2+4H+中，消耗MnSO4的物質的量為，則除去鐵、鋁、銅、鎳等雜質時，所引入的錳元素的物質的量為，相當于MnO2的質量，故答案為：。