Question

4．海洋深处有丰富的软锰矿（主要成分为MnO₂，还含有少量铝、铜、镍等金属化合物），软锰矿可作脱硫剂，工业上通过如下简化流程既可脱除燃煤尾气中的SO₂，又可制得电池材料MnO₂（反应条件省略）．

请回答下列问题：
（1）下列有关SO₂的说法正确的是b（填正确答案的标号）．
a．SO₂有毒，食品中不能含有SO₂
b．SO₂能使酸性KMnO₄溶液褪色
c．SO₂是酸性氧化物，其水溶液是强酸
d．SO₂通过CaCl₂浓溶液能生成沉淀
（2）操作1的名称是过滤．
（3）用MnCO₃能去除溶液中Al³⁺，其原因是MnCO₃消耗氢离子，促进Al³⁺水解生成氢氧化铝沉淀．
（4）加MnS出去Cu²⁺和Ni²⁺的原理是CuS和NiS的溶解度小于MnS的溶解度，发生沉淀的转化．
（5）MnO₂是碱性锌锰电池的正极材料，写出该电池的总反应方程式Zn+2MnO₂+2H₂O═2MnOOH+Zn（OH）₂．
（6）根据图中信息，写出KMnO₄与MnSO₄溶液反应的离子方程式2MnO₄^-+3Mn²⁺+2H₂O=5MnO₂↓+4H⁺．
（7）假设脱硫过程中，SO₂只与软锰矿浆中的MnO₂反应，其化学方程式为SO₂+MnO₂=MnSO₄；将2240 m³（标准状况）含有0.86%（体积分数）SO₂的尾气通入矿浆，若SO₂的脱除率为100%，则最终得到MnO₂的质量为124.7kg（忽略除去铝、铜、镍等杂质时引入的锰）．

Answer 1

分析 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Al³⁺，MnS与铜、镍离子混合转化为CuS、NiS沉淀，过滤，滤液中含有硫酸锰，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）a．食品在加工过程中，可能含有极少量的SO₂；
b．SO₂具有还原性，能与强氧化剂反应；
c．亚硫酸不是强酸；
d．SO₂与CaCl₂溶液不反应；
（2）操作1是分离固液混合物；
（3）MnCO₃消耗氢离子，促进铝离子的水解；
（4）根据沉淀的转化分析；
（5）碱性锌锰电池中Zn与MnO₂反应生成MnOOH和氢氧化锌；
（6）酸性条件下KMnO₄与MnSO₄溶液反应生成二氧化锰；
（7）SO₂与软锰矿浆中的MnO₂反应生成硫酸锰；根据方程式中二氧化硫与二氧化锰之间的关系计算．

解答 解：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Al³⁺，MnS与铜、镍离子混合转化为CuS、NiS沉淀，过滤，滤液中含有硫酸锰，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）a．食品在加工过程中，可能含有极少量的SO₂，所以食品中允许含有极少量的SO₂，故a错误；
b．SO₂具有还原性，能与强氧化剂反应，所以SO₂能使酸性KMnO₄溶液褪色，故b正确；
c．SO₂溶于水生成亚硫酸，亚硫酸不是强酸，故c错误；
d．SO₂与CaCl₂溶液不反应，所以SO₂通过CaCl₂浓溶液能生成沉淀，故d错误；
故答案为：b；
（2）操作1是分离固液混合物，所以其操作名称为过滤；故答案为：过滤；
（3）向溶液中加MnCO₃会消耗氢离子，促进Al³⁺的水解生成氢氧化铝沉淀，从而除去溶液中的铝离子；
故答案为：MnCO₃消耗氢离子，促进Al³⁺水解生成氢氧化铝沉淀；
（4）CuS和NiS的溶解度小于MnS的溶解度，当溶液中加MnS时会发生沉淀的转化，即生成CuS、NiS沉淀，从而除去铜离子和镍离子；
故答案为：CuS和NiS的溶解度小于MnS的溶解度，发生沉淀的转化；
（5）碱性锌锰电池中Zn与MnO₂反应生成MnOOH和氢氧化锌，则碱性锌锰电池的总反应：Zn+2MnO₂+2H₂O═2MnOOH+Zn（OH）₂；
故答案为：Zn+2MnO₂+2H₂O═2MnOOH+Zn（OH）₂；
（6）酸性条件下KMnO₄与MnSO₄溶液反应生成二氧化锰，其反应的离子方程式为：2MnO₄^-+3Mn²⁺+2H₂O=5MnO₂↓+4H⁺；
故答案为：2MnO₄^-+3Mn²⁺+2H₂O=5MnO₂↓+4H⁺；
（7）SO₂与软锰矿浆中的MnO₂反应生成硫酸锰，其反应方程式为：SO₂+MnO₂=MnSO₄；2240 m³（标准状况）含有0.86%（体积分数）SO₂，二氧化硫的物质的量为$\frac{2240×1{0}^{3}L}{22.4L/mol}$×0.86%=860mol，
3SO₂～3MnSO₄～2MnO₄^-～5MnO₂，
 3                   5
860mol               n
则m（MnO₂）=$\frac{860mol×5}{3}$×87g/mol=124700g=124.7kg；
故答案为：SO₂+MnO₂=MnSO₄；124.7．

点评 本题以物质的制备实验考查混合物分离提纯的综合应用，把握流程分析及混合物分离方法、发生的反应为解答的关键，侧重分析与实验、计算能力的考查，综合性较强，题目难度中等．