Question

（16分）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（主要成分为MnO₂，另含有少量头铁、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Al^3＋和Fe^3＋，其原因是_____。
（3）已知：25℃、101kp_a时，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）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

（1）A、C （2）消耗溶液中的酸，促进Al^3＋和Fe^3＋水解生成氢氧化物沉淀
（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）

试题分析：（1）白色污染主要是塑料等难降解的物质形成的，SO₂能形成酸雨，因此脱硫实现了废弃物的综合利用，同时也减少了酸雨形成，即答案选AC。
（2）由于碳酸锰能消耗溶液中的酸，降低溶液的酸性，从而促进Al^3＋和Fe^3＋水解生成氢氧化物沉淀。
（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，则根据盖斯定律可知③－（①＋③）即得到SO₂与MnO₂反应生成无水MnSO₄的热化学方程式MnO₂(s)＋SO₂(g) =MnSO₄(s)  △H=-248kJ/mol。
（4）电解池中阳极失去电子发生氧化反应，则用惰性电极电解MnSO₄溶液可制得MnO₂，因此阳极是锰离子放电，其阳极电极反应式是Mn^2＋＋2H₂O－2e^－＝MnO₂＋4H^＋。
（5）原电池中负极失去电子，正极得到电子，因此碱性锌锰电池放电时，正极是二氧化锰得到电子，则电极反应式是MnO₂＋H₂O＋e^－＝MnO(OH)＋OH^－。
（6）实际参加反应的SO₂的物质的量是，根据方程式MnO₂(s)＋SO₂(g) =MnSO₄(s)可知生成硫酸镁的物质的量是0.4abmol。最终生成二氧化锰是c kg，则根据方程式3MnSO₄＋2KMnO₄＋2H₂O=5MnO₂＋K₂SO₄＋2H₂SO₄可知，因此消耗硫酸锰的物质的量是 mol，则除去铁、铝、铜、镍等杂质时，所引入的锰元素的物质的量是mol－0.4abmol，相当于二氧化锰的质量是（mol－0.4abmol）×87g/mol＝（600c－34.8ab）g＝ kg