Question

1．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课题．某研究小组利用软锰矿（主要成分为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（反应条件已省略）．

请回答下列问题：
（1）上述流程脱硫实现了ac（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）KMnO₄+MnSO₄→MnO₂的反应中，氧化物与还原剂的物质的量之比为2：3．
（3）已知：25℃、101kPa时，Mn（s）+O₂（g）═MnO₂（s）△H=-520kJ•mol^-1
S（s）+O₂（g）═SO₂（g）△H=-297kJ•mol^-1
Mn（s）+S（s）+2O₂═MnSO₄（s）△H=-1065kJ•mol^-1
SO₂与MnO₂反应生成无水MnO₄的热化学方程式为：MnO₂（s）+SO₂（g）=MnSO₄（s）△H=-248kJ/mol．
（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Mn²⁺+2H₂O-2e^-=MnO₂+4H⁺．
（5）MnO₂是碱性锌锰电池的正极材料．碱性锌锰电池放电时，正极的电极反应式为：MnO₂+H₂O+e^-=MnO （OH）+OH^-．若以该电池为电源，以石墨作电解CuSO₄溶液，阴极析出铜，阳极产物是O₂、H₂SO₄．

Answer 1

分析 软锰矿（主要成分为MnO₂，另含有少量铁、铝、铜、镍等金属化合物），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Al³⁺和Fe³⁺，MnS将铜、镍离子还原为单质，高锰酸钾能与硫酸锰反应生成二氧化锰，通过过滤获得二氧化锰，
（1）废弃物二氧化硫导致酸雨，则脱硫能减少酸雨；
（2）KMnO₄+MnSO₄→MnO₂的反应中，只有Mn元素的化合价变化，+7价降到+4价，+2价升高到+4价，根据升降总数相等确定氧化剂与还原剂之比；
MnCO₃消耗溶液中的酸，促进Al³⁺和Fe³⁺水解；
（3）根据盖斯定律将③-②-①可得；
（4）锰离子在阳极失电子生成二氧化锰；
（5）二氧化锰得电子在碱溶液中生成MnO（OH）；以石墨为电极电解硫酸铜溶液时，阳极上氢氧根离子放电，阴极上铜离子放电，SO₄^2-向阳极移动．

解答 解：（1）脱硫能减少酸雨和废物再利用，白色污染的减少是塑料的减少和流程无关，
故答案为：ac；
（2）KMnO₄+MnSO₄→MnO₂的反应中，只有Mn元素的化合价变化，+7价降到+4价，+2价升高到+4价，则需要2个+7价的Mn降低，3个+4价的Mn升高，氧化剂得电子化合价降低，还原剂失电子化合价升高，则氧化剂与还原剂的物质的量之比为2：3，
故答案为：2：3；
（3）Mn（s）+O₂（g）═MnO₂（s）△H=-520kJ•mol^-1
S（s）+O₂（g）═SO₂（g）△H=-297kJ•mol^-1
Mn（s）+S（s）+2O₂（g）═MnSO₄（s）△H=-1065kJ•mol^-1
将③-②-①可得MnO₂（s）+SO₂（g）=MnSO₄（s）△H=-248kJ/mol，
故答案为：MnO₂（s）+SO₂（g）=MnSO₄（s）△H=-248kJ/mol；
（4）锰离子在阳极失电子生成二氧化锰，电极反应式为Mn²⁺+2H₂O-2e^-=MnO₂+4H⁺，
故答案为：Mn²⁺+2H₂O-2e^-=MnO₂+4H⁺；
（5）二氧化锰得电子在碱溶液中生成MnO（OH），电极反应式为MnO₂+H₂O+e^-=MnO（OH）+OH^-；以石墨为电极电解硫酸铜溶液时，阳极上氢氧根离子放电、阴极上铜离子放电，所以阳极上生成O₂，同时有大量的H⁺生成，且SO₄^2-也向阳极移动在阳极积累，因此阳极产物还有H₂SO₄，
故答案为：MnO₂+H₂O+e^-=MnO（OH）+OH^-；O₂、H₂SO₄．

点评 本题考查废气物处理的综合应用，为高频考点，涉及氧化还原反应、热化学方程式、原电池、电解池等知识，侧重分析能力、计算能力的考查，综合性较强，题目难度中等．