Question

（16分）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，另含有少量頭鐵、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(qǐng)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(hào)）。
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Al^3＋和Fe^3＋，其原因是_____。
（3）已知：25℃、101kp_a時(shí)，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(yīng)生成無水MnSO₄的熱化學(xué)方程式是________________。
（4）MnO₂可作超級(jí)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(yīng)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(shí)，正極的電極反應(yīng)式是______。
（6）假設(shè)脫除的SO₂只與軟錳礦漿中的MnO₂反應(yīng)。按照?qǐng)D示流程，將a m³（標(biāo)準(zhǔn)狀況）含SO₂的體積分?jǐn)?shù)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(zhì)量為c kg，則除去鐵、鋁、銅、鎳等雜質(zhì)時(shí)，所引入的錳元素相當(dāng)于MnO₂___________kg。

Answer 1

（1）A、C （2）消耗溶液中的酸，促進(jìn)Al^3＋和Fe^3＋水解生成氫氧化物沉淀
（3）MnO₂(s)＋SO₂(g) =MnSO₄(s)  △H=-248kJ/mol
（4）Mn^2＋＋2H₂O－2e^－＝MnO₂＋4H^＋ （5）MnO₂＋H₂O＋e^－＝MnO(OH)＋OH^－
（6）

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(shí)也減少了酸雨形成，即答案選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(jìn)Al^3＋和Fe^3＋水解生成氫氧化物沉淀。
（3）已知：熱化學(xué)方程式①M(fèi)n(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，則根據(jù)蓋斯定律可知③－（①＋③）即得到SO₂與MnO₂反應(yīng)生成無水MnSO₄的熱化學(xué)方程式MnO₂(s)＋SO₂(g) =MnSO₄(s)  △H=-248kJ/mol。
（4）電解池中陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，則用惰性電極電解MnSO₄溶液可制得MnO₂，因此陽極是錳離子放電，其陽極電極反應(yīng)式是Mn^2＋＋2H₂O－2e^－＝MnO₂＋4H^＋。
（5）原電池中負(fù)極失去電子，正極得到電子，因此堿性鋅錳電池放電時(shí)，正極是二氧化錳得到電子，則電極反應(yīng)式是MnO₂＋H₂O＋e^－＝MnO(OH)＋OH^－。
（6）實(shí)際參加反應(yīng)的SO₂的物質(zhì)的量是，根據(jù)方程式MnO₂(s)＋SO₂(g) =MnSO₄(s)可知生成硫酸鎂的物質(zhì)的量是0.4abmol。最終生成二氧化錳是c kg，則根據(jù)方程式3MnSO₄＋2KMnO₄＋2H₂O=5MnO₂＋K₂SO₄＋2H₂SO₄可知，因此消耗硫酸錳的物質(zhì)的量是 mol，則除去鐵、鋁、銅、鎳等雜質(zhì)時(shí)，所引入的錳元素的物質(zhì)的量是mol－0.4abmol，相當(dāng)于二氧化錳的質(zhì)量是（mol－0.4abmol）×87g/mol＝（600c－34.8ab）g＝ kg