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)上述流程中多次涉及到过滤操作，实验室进行过滤操作时需要用到的硅酸盐仪器有玻璃棒、漏斗以及___。

(2)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

(3)用MnCO3能除去溶液中的Al3＋和Fe3＋，其原理是调节溶液的pH，消耗溶液中的酸，促进Al3＋和Fe3＋水解生成氢氧化物沉淀，若25℃时，Ksp[Fe(OH)3]=8.0×10-38，lg2=0.3，要使溶液中的Fe3＋完全沉淀，至少要把溶液pH调至___。

(4)已知Ksp(CuS)=8.4×10-45，Ksp(NiS)=1.4×10-24；在除铜镍的过程中，当Ni2＋恰好完全沉淀(此时溶液中c(Ni2＋)=1.0×10-5mol·L-1)，溶液中c(Cu2＋)=___mol·L-1。

(5)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(g)=MnSO4(s) △H=-1065kJ·mol-1

SO2与MnO2反应生成无水MnSO4的热化学方程式是___。

(6)工业上采用电解K2MnO4水溶液的方法来生产KMnO4，其中隋性电极作阳极，铁作阴极，请写出阳极的电极反应式___。

Answer 1

【答案】烧杯 AC 3.3 6.0×10-26mol·L-1 MnO2(s)+SO2(g)=MnSO4(s) △H=-248kJ·mol-1 MnO42--e-=MnO4-

【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调节溶液pH，使溶液中Al3+和Fe3+转化为沉淀，过滤除去，MnS将铜、镍离子转化为硫化铜、硫化镍沉淀，过滤分离，滤液中加入高锰酸钾与硫酸锰反应生成二氧化锰，通过过滤获得二氧化锰。

(1)根据过滤装置图，实验室进行过滤操作时需要用到的硅酸盐仪器有玻璃棒、漏斗以及烧杯；

(2)流程脱硫实现了废弃物的综合利用、酸雨的减少，与白色污染无关，故选AC；

(3)Fe3＋完全水解生成氢氧化铁沉淀时，Fe3＋的浓度为1×10-5mol/L，设Fe3＋完全水解生成氢氧化铁沉淀时，氢氧根离子的浓度是xmol/L，则1×10-5mol/L×x3=8.0×10-38，x=2×10-11，c(H+)=5×10-4，所以pH=3.3；

(4)，所以c(Ni2＋)=1.0×10-5mol·L-1时，c(Cu2＋)=6.0×10-26mol·L-1；

(5)①Mn(s)＋O2(g)=MnO2(s) △H=-520kJ·mol-1

②S(s)＋O2(g)=SO2(g) △H=-297kJ·mol-1

③Mn(s)＋S(s)＋2O2(g)=MnSO4(s) △H=-1065kJ·mol-1

根据盖斯定律，③-①-②得MnO2(s)+SO2(g)=MnSO4(s) △H=-248kJ·mol-1；

(6)K2MnO4→KMnO4锰元素化合价由+6升高为+7，反应氧化反应，阳极的电极反应式是MnO42--e-=MnO4-。