Question

【题目】氧锰八面体纳米棒(OMS-2)是一种新型的环保催化剂。用软锰矿和黄铁矿（主要成分分别为MnO2、FeS2）合成OMS-2的工艺流程如下：

（1）FeS2中硫元素的化合价是_________。“调pH并过滤”主要除去______元素。

（2）Mn12O19中氧元素化合价均为-2价，锰元素的化合价有两种，则Mn (Ⅲ)、Mn (Ⅳ) 物质的量之比为_______________。生产过程中的原料KMnO4、K2S2O8、MnSO4·H2O按物质的量比1:1:5反应，产物中硫元素全部以SO42-的形式存在，该反应的离子方程式为__________________________。

（3）溶液B可进一步分离出两种主要化合物，一种可在该工艺中循环使用，化学式是____________；另一种为盐类，在农业生产中可用作___________________________。

（4）OMS-2是一种纳米级的分子筛。分别用OMS-2和MnOx对甲醛进行催化氧化，在相同时间内甲醛转化率和温度的关系如图：

由图可知，OMS-2与MnOx相比，催化效率较高是____________________，原因是________________。

（5）甲醛(HCHO)在OMS-2催化氧化作用下生成CO2和H2O，现利用OMS-2对某密闭空间的甲醛进行催化氧化实验，实验开始时，该空间内甲醛含量为1.22mg/L，CO2含量为0.590mg/L，一段时间后测得CO2含量升高至1.25mg/L，该实验中甲醛的转化率为_______________________。

Answer 1

【答案】 -1 Fe或铁 5:1 2MnO4-+ 2S2O82-+10Mn2++11H2O=Mn12O19↓+4SO42-+22H+ H2SO4 化肥 OMS-2 OMS-2 比MnOx表面积大，吸附的反应物浓度更高，反应速率更快 36.9%

【解析】本题以氧锰八面体纳米棒(OMS-2)的合成为载体考查工艺流程图，意在考查学生的综合分析能力。（1）FeS2中铁元素的化合价为+2价，硫元素的化合价是-1；软锰矿和黄铁矿加硫酸浸出，滤液A中含有Fe2+，加入H2O2将Fe2+氧化为Fe3+，调节pH将铁元素除去得到MnSO4·H2O；（2）Mn12O19中氧元素化合价均为-2价，设Mn (Ⅲ)为x个，则Mn (Ⅳ)为12-x，根据化合物中元素化合价代数和为0，即得3x+4(12-x)=2×19,x为10，Mn (Ⅳ)为2，Mn (Ⅲ)、Mn (Ⅳ) 物质的量之比为5:1；根据题意生产过程中的原料KMnO4、K2S2O8、MnSO4·H2O按物质的量比1:1:5反应，产物中硫元素全部以SO42-的形式存在，该反应的离子方程式为2MnO4-+ 2S2O82-+10Mn2++11H2O=Mn12O19↓+4SO42-+22H+；（3）根据反应方程式可知，溶液B中含有的K2SO4、H2SO4，该工艺中循环使用的物质化学式是H2SO4，K2SO4在农业生产中可用作钾肥；（4）由图像可以看出，相同温度下，OMS-2作催化剂时，因纳米级OMS-2 比MnOx表面积大，吸附的反应物浓度更高，反应速率更快，故OMS-2与MnOx相比，催化效率较高是OMS-2；（5）设体积为VL，CO2含量由0.590mg/L升高至1.25mg/L，CO2含量增多0.66mg/L，反应生成的CO2的物质的量为，根据原子个数守恒，参与反应的甲醛的物质的量为，故该实验中甲醛的转化率为=36.9%。