17．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，另含少量鐵，鋁，銅等金屬化合物）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?qū)崿F(xiàn)了ac（選填編號）．
a．廢棄物的綜合利用     b．白色污染的減少 c．酸雨的減少      d．臭氧層空洞的減少
（2）步驟I生成無水MnSO4的化學方程式是MnO2+SO2=MnSO4．
步驟IV生成無水MnO2的化學方程式是2KMnO4+3MnSO4+2H2O=K2SO4+5MnO2+2H2SO4．
（3）步驟I中，用MnCO3能除去溶液中Al3+和Fe3+，其原因是消耗溶液中的酸，促進Al3+和Fe3+水解生成氫氧化物沉淀．濾渣M的成分是Al（OH）3、Fe（OH）3．銅元素以CuS形式存在于濾渣N中．（寫化學式）
（4）產(chǎn)品MnO2可作超級電容材料．用惰性電極電解MnSO4溶液可以制得MnO2，則MnO2在陽極生成．（填電極名稱）
（5）假設脫除的SO2只與軟錳礦漿中MnO2反應．按照圖示流程，將2.0 m3（標準狀況）含SO2的體積分數(shù)為60%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10.44kg．則在除去鐵、鋁、銅、鎳等雜質(zhì)的過程中，所引入的錳元素為1.32kg．

分析 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(zhì)，高錳酸鉀能與硫酸錳反應生成二氧化錳，通過過濾獲得二氧化錳，
（1）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；
（2）步驟I生成無水MnSO4的反應為二氧化錳和二氧化硫發(fā)生反應生成，步驟IV生成無水MnO2的反應是高錳酸鉀在水溶液中氧化錳離子為二氧化錳；
（3）從消耗溶液中的酸，促進Al3+和Fe3+水解角度分析，生成氫氧化物沉淀，所以濾渣為氫氧化鋁、氫氧化鐵，銅離子會和硫離子生成更難溶的硫化銅；
（4）錳離子在陽極失電子發(fā)生氧化反應；
（5）SO2+MnO2=MnSO4，根據(jù)方程式結(jié)合元素守恒解題．

解答 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(zhì)，高錳酸鉀能與硫酸錳反應生成二氧化錳，通過過濾獲得二氧化錳，
（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，所以ac正確，
故答案為：ac；
（2）步驟I生成無水MnSO4的反應為二氧化錳和二氧化硫發(fā)生反應生成，反應的化學方程式為：MnO2+SO2=MnSO4，步驟IV生成無水MnO2的反應是高錳酸鉀在水溶液中氧化錳離子為二氧化錳，反應的化學方程式為：2KMnO4+3MnSO4+2H2O=K2SO4+5MnO2+2H2SO4，
故答案為：MnO2+SO2=MnSO4；2KMnO4+3MnSO4+2H2O=K2SO4+5MnO2+2H2SO4；
（3）（3）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，所以濾渣為氫氧化鋁、氫氧化鐵，銅離子會和硫離子生成更難溶的硫化銅，
故答案為：消耗溶液中的酸，促進Al3+和Fe3+水解生成氫氧化物沉淀；Al（OH）3、Fe（OH）3；CuS；
（4）錳離子在陽極失電子：Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+，則MnO2在陽極上生成，故答案為：陽極；
（5）反應的二氧化硫的物質(zhì)的量為 $\frac{2.0×1000}{22.4}$×60%×89.6%=48mol，
根據(jù)SO2+MnO2=MnSO4可知生成硫酸錳的物質(zhì)的量為48mol，最終生成的二氧化錳為10.44kg，設消耗硫酸錳的物質(zhì)的量為x．
2KMnO4+3MnSO4+2H2O═5MnO2+2H2SO4+K2SO4
       3            87×5
       x            10440g
x=72mol
除去鐵、鋁、銅、鎳等雜質(zhì)時，所引入的錳元素（72mol-48mol）=24mol，
相當于Mn元素的質(zhì)量=24mol×55g/mol=1320g=1.32kg，
故答案為：1.32．

點評 本題通過二氧化錳的制備，考查了物質(zhì)的分離、提純方法及其綜合應用，題目難度中等，明確制備原理為解答關(guān)鍵，注意掌握化學實驗基本操作方法及物質(zhì)的分離、提純方法，試題充分培養(yǎng)了學生的分析、理解能力及化學實驗能力．

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中化學 來源： 題型：選擇題

20．黑火藥爆炸過程中發(fā)生反應的化學方程式為2KNO3+3C+S═K2S+N2↑+3CO2↑．下列說法正確的是（　�。�
A．每生成55 g K2S轉(zhuǎn)移電子數(shù)為6.02×1023
B．S和KNO3均為還原劑
C．反應過程中氮元素被還原
D．CO2為還原產(chǎn)物

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科目：高中化學 來源： 題型：選擇題

1．CO2和H2在一定條件下可制的CH3OH．能量變化曲線如圖，下列相關(guān)說法正確的是（　�。�
A．反應物的總鍵能高于生成物的總鍵能
B．曲線a是使用了催化劑的能量變化曲線
C．熱化學方程式為：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H=-91kJ•mol-1
D．CO（g）+2H2（g）?CH3OH（1）（g）△H＞-91kJ•mol-1

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科目：高中化學 來源： 題型：解答題

5．從廢釩催化劑（主要成分V2O5、VOSO4、K2SO4、SiO2和Fe2O3等）中回收V2O5的一種生產(chǎn)工藝流程示意圖如下：

回答下列問題：
（1）①中廢渣的主要成分是SiO2．
（2）②、③中的變化過程可簡化為（下式中的R表示VO2+或Fe3+，HA表示有機萃取劑的主要成分）：
R2（SO4）n（水層）+2n HA（有機層）?2RAn（有機層）+n H2SO4（水層）．②中萃取時必須加入適量堿，其原因是加入堿中和產(chǎn)生的酸，平衡右移，提高釩的萃取率；③中反萃取時加入的X試劑是硫酸．
（3）完成④中反應的離子方程式：
1ClO3-+6VO2++6H+═6VO3++1（Cl-）+3（H2O）
（4）25℃時，取樣進行實驗分析，得到釩沉淀率和溶液pH之間的關(guān)系如下表
pH1.31.41.51.61.71.81.92.02.1
釩沉淀率/%88.194.896.598.098.898.896.493.189.3
試判斷在實際生產(chǎn)時，⑤中加入氨水調(diào)節(jié)溶液的最佳pH為1.7；若釩沉淀率為93.1%時不產(chǎn)生Fe（OH）3沉淀，則溶液中c（Fe3+）＜2.6×10-3．（已知：25℃時，Ksp（Fe（OH）3）=2.6×10-39．）
（5）寫出廢液Y中除H+之外的兩種陽離子：Fe3+、VO3+、NH4+、K+（任寫兩種即可）．
（6）生產(chǎn)時，將②中的酸性萃余液循環(huán)用于①中的水浸．在整個工藝過程中，可以循環(huán)利用的物質(zhì)還有有機萃取劑、氨水（或氨氣）．
（7）全礬液流電池是一種新型電能儲存和高效轉(zhuǎn)化裝置（如圖所示，a、b均為惰性電極），已知：V2+為紫色，V3+為綠色，VO2+為藍色，VO2+為黃色．當充電時，右槽溶液顏色由綠色變?yōu)樽仙畡t：

①全礬液流電池的工作原理為：VO2++V2++2H+ $?_{（）電}^{（）電}$VO2++H2O+V3+（請在可逆符號兩側(cè)的括號中填“充”、“放”）此時，b極接直流電源負極．
②放電過程中，a極的反應式為VO2++2H++e-=VO2++H2O，當轉(zhuǎn)移1.0mol電子時共有1.0mol H+從右槽遷移進左槽（填“左”、“右”）．

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科目：高中化學 來源： 題型：解答題

12．如圖是某化學興趣小組設計的利用電子垃圾（含70%Cu、25%Al、4%Fe及少量Au、Pt）制備硫酸銅和硫酸鋁晶體的路線：

已知下列信息：Cu可與稀硫酸和H2O2的混合液反應生成硫酸銅；鐵、鋁、銅等離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH如下表：
沉淀物Fe（OH）3Al（OH）3Cu（OH）2
開始沉淀1.14.05.4
完全沉淀3.25.26.7
請回答下列問題：
（1）寫出Cu與稀硫酸和H2O2的混合液反應的化學方程式（Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O．．
（2）在操作II中，x的取值范圍是[5.2，5.4）．
（3）在操作III中，蒸發(fā)濃縮需要的玻璃儀器有玻璃棒、酒精燈、燒杯．
（4）由濾渣a制取Al2（SO4）3.18H2O，探究小組設計了三種方案：
甲：濾渣a$\stackrel{H_{2}SO_{4}}{→}$酸浸液$\stackrel{操作置}{→}$Al2（SO4）3.18H2O
乙：濾渣a$\stackrel{H_{2}SO_{4}}{→}$酸浸液$→_{過濾}^{適量Al粉}$過濾$\stackrel{操作置}{→}$Al2（SO4）3.18H2O
丙：濾渣a$→_{過濾}^{NaOH溶液}$濾液$\stackrel{H_{2}SO_{4}}{→}$溶液液$\stackrel{操作置}{→}$Al2（SO4）3.18H2O
綜合考慮上述三種方案，最具可行性的是乙（填序號）．
（5）為測定CuSO4.5H2O晶體的純度，進行下列實驗：取a g 試樣配成100mL溶液，每次取20.00mL，消除干擾離子后，用b mol．L-1EDTA（Na2H2Y）標準溶液滴定其中的Cu2+（離子方程式為Cu2++H2Y2-=CuY2-+2H+），滴定至終點，平均消耗EDTA溶液12.00mL，CuSO4.5H2O晶體的純度是$\frac{15b}{a}$×100%．

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科目：高中化學 來源： 題型：解答題

2．如圖為元素周期表的一部分，請參照元素①～⑩在表中的位置，用化學用語回答下列問題：

（1）畫出⑦的原子結(jié)構(gòu)示意圖；寫出其單質(zhì)的一種重要用途用作半導體材料（或用作太陽能電池板或制作計算機芯片）．
（2）②、⑤、⑥的原子半徑由大到小的順序為Na＞Al＞C；⑦、⑧、⑨的最高價含氧酸的酸性由強到弱的順序是HClO4＞H2SO4＞H2SiO3；上述元素形成的氣態(tài)氫化物最穩(wěn)定的是HF．
（3）②的單質(zhì)與⑧的最高價氧化物對應水化物的濃溶液能發(fā)生反應，其反應的化學方程式為C+2H2SO4（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO2↑+2SO2↑+2H2O．
（4）表中⑤、⑥、⑨三種元素的最高價氧化物對應水化物之間可以兩兩發(fā)生反應，寫出他們之間兩兩反應的離子方程式Al（OH）3+OH-=AlO2-+2H2O；OH-+H+=H2O；Al（OH）3+3H+=Al3++3H2O．
（5）X、Y是中學化學中的常見物質(zhì)，X、Y分別由元素④、⑤和②、④形成，X與Y的反應是潛水艇和呼吸面具中氧氣的來源．X中含有的化學鍵類型是離子鍵、共價鍵；寫出X、Y之間反應的化學方程式2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2；當反應中有3.01×1023個電子轉(zhuǎn)移時，參加反應的Y的質(zhì)量是22g．

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科目：高中化學 來源： 題型：解答題

9．甲醇是一種重要的有機化工原料，需求量巨大．目前我國獨創(chuàng)的聯(lián)醇工藝的核心是采用一氧化碳加氫中壓合成法．主要反應如下：CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）；△H=-111.0kJ/mol
另有副反應：2CO+2H2O═CO2+CH4 等；中壓法操作：壓力為10-15MPa，溫度控制在513K-543K，所用催化劑是CuO-ZnO-Al2O3．合成甲醇的流程如圖所示，

請回答：
（1）實際生產(chǎn)中CO不能過量，以免生成羰基鐵使催化劑失去活性，而氫氣過量是有益的，指出兩點理由：既可以防止或減少副反應發(fā)生、又可帶走反應熱避免催化劑過熱而中毒．
（2）采取10-15MPa壓力的作用是加壓有利于提高CO轉(zhuǎn)化率，但也增加了能源消耗和設備強度，故宜采取經(jīng)濟效益較好的壓力；溫度控制在513K-543K的原因是此溫度下催化劑活性較高，甲醇產(chǎn)率較大．
（3）原料氣中的H2S對銅催化劑影響甚重，故必先去除之，通常用生石灰除雜，該反應的化學方程式為H2S+CaO=CaS+H2O：
（4）粗甲醇中含有二甲醚等副產(chǎn)物，在常壓下蒸餾粗甲醇，首先獲得的餾分是CH3OCH3（寫結(jié)構(gòu)簡式）；獲得的甲醇又可在銀催化下氧化成甲醛，該反應的化學方程式為：2CH3OH+O2 $→_{△}^{催化劑}$2HCHO+2H2O．
（5）若CO的轉(zhuǎn)化率為80%，當有22.4M3（標況）CO與過量H2充分反應（不計其它副反應），可制得純度為96%的甲醇的質(zhì)量為26.67kg，同時獲得熱量8.88×104kJ．

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科目：高中化學 來源： 題型：解答題

6．某學習小組分別設計了下面兩個裝置，探究反應Zn+H2SO4═ZnSO4+H2↑的能量轉(zhuǎn)化情況．圖一裝置中，當向盛有鋅的試管中滴加稀硫酸時，觀察到U形管中甲處液面下降乙處液面上升．圖二裝置中，電流計指針偏轉(zhuǎn)，X電極產(chǎn)生大量氣泡．

（1）該反應是放熱反應（填“放熱”或“吸熱”），將物質(zhì)的化學能轉(zhuǎn)化成熱能釋放出來，反應過程能量變化可用甲圖表示；
（2）圖二裝置是將化學能轉(zhuǎn)化成電能；
（3）Y電極為負極，電極反應式是Zn-2e-=Zn2+；
（4）當Y電極的質(zhì)量減少0.65g時，X電極產(chǎn)生的氣體在標準狀況下的體積是224mL．

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科目：高中化學 來源： 題型：選擇題

7．下列有關(guān)化學用語的描述正確的是（　�。�
A．NH4是氨氣的分子式B．是Cl-的結(jié)構(gòu)示意圖
C．C2H4是乙烯的結(jié)構(gòu)簡式D．是氯化鈉的電子式

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