Question

【题目】污染物的有效去除和资源的充分利用是化学造福人类的重要研究课题。某化学研究小组利用软锰矿（主成分为MnO2，另含有少量铁、铝、铜、镍等金属化合物）作脱硫剂，通过如下简化流程，既脱除燃煤尾气中的SO2，又制得电池材料MnO2（反应条件已略去）。

请回答下列问题：

(1)上述流程脱硫实现了______________（选填下列字母编号）；

A．废弃物的综合利用 B．白色污染的减少 C．酸雨的减少

(2)用MnCO3能除去溶液中Al3＋和Fe3＋，其原因是___________________；

(3)已知： 25℃、101kpa时，

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与MnO2反应生成无水MnSO4的热化学方程式是_________________。

(4)MnO2可作超级电容器材料。用惰性电极电解MnSO4溶液可制得MnO2，其阳极的电极反应式是______。

(5)MnO2是碱性锌锰电池的正极材料。碱性锌锰电池放电时，正极的电极反应式是________。

(6)KMnO4溶液与MnSO4溶液反应的离子反应方程式是________。

(7)假设脱除的SO2只与软锰矿浆中的MnO2反应。按照图示流程，将a m3（标准状况）含SO2的体积分数为b%的尾气通入矿浆，若SO2的脱除率为89.6%，最终得到MnO2的质量为c kg，则除去铁、铝、铜、镍等杂质时，所引入的锰元素相当于MnO2_________kg。

Answer 1

【答案】AC 消耗溶液中的酸，促进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，二氧化硫能与二氧化锰反应生成硫酸锰，用MnCO3能除去溶液中的Al3+、Fe3+，用MnS可将铜离子、镍离子转化为更难溶的CuS、NiS沉淀，高锰酸钾能与硫酸锰反应生成二氧化锰，通过过滤得到二氧化锰，据此解答。

由流程可知，二氧化硫能与二氧化锰反应生成硫酸锰，用MnCO3能除去溶液中的Al3+、Fe3+，用MnS可将铜离子、镍离子转化为更难溶的CuS、NiS沉淀，高锰酸钾能与硫酸锰反应生成二氧化锰，通过过滤得到二氧化锰，

(1)由流程可知，脱硫可减少SO2的排放，则能减少酸雨的形成，并实现废弃物的综合利用，白色污染的减少是塑料的减少，与流程无关，故答案为：AC；

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

(3)已知热化学方程式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，根据盖斯定律可知，③-②-①可得到MnO2(s)+SO2(g)=MnSO4(s) △H＝-248kJ/mol，故答案为：MnO2(s)+SO2(g)=MnSO4(s) △H＝-248kJ/mol；

(4)用惰性电极电解MnSO4溶液可制得MnO2，则阳极为Mn2+失电子生成MnO2，则阳极的电极反应式为Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+，故答案为：Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+；

(5)碱性锌锰电池中，MnO2得电子生成MnO(OH)，则正极的电极反应式是MnO2+H2O+e-=MnO(OH)+OH-，故答案为：MnO2+H2O+e-=MnO(OH)+OH-；

(6)KMnO4溶液与MnSO4溶液反应生成MnO2，根据得失电子守恒、电荷守恒、元素守恒配平该离子反应方程式，为2H2O+2MnO4-+3Mn2+=5MnO2+4H+，故答案为：2H2O+2MnO4-+3Mn2+=5MnO2+4H+；

(7)参加反应的二氧化硫的物质的量为，根据SO2+MnO2=MnSO4可知，脱硫过程中生成MnSO4的物质的量为0.4abmol，最终生成的二氧化锰为ckg，根据关系式3MnSO4~5MnO2可得，反应2H2O+2MnO4-+3Mn2+=5MnO2+4H+中，消耗MnSO4的物质的量为，则除去铁、铝、铜、镍等杂质时，所引入的锰元素的物质的量为，相当于MnO2的质量，故答案为：。