题目内容

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研究课题．某研究小组利用软锰矿（主要成分为MnO2，另含少量铁，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）用MnCO3能除去溶液中Al3+和Fe3+，其原因是MnCO3与H+反应，促进Al3+和Fe3+的水解，使Al3+和Fe3+转化为沉淀除去．
（3）已知：25℃、101kPa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MnO2（s）+SO2（g）=MnSO4（s）△H=-248kJ/mol
（4）MnO2可作超级电容材料．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）假设脱除的SO2只与软锰矿浆中MnO2反应．按照图示流程，将5m3（标准状况）含SO2的体积分数为3%的尾气通入矿浆，若SO2的脱除率为89.6%，最终每得到MnO2的质量1kg，则除去铁、铝、铜、镍等杂质时，所引入的锰元素相当于MnO20.078kg．

分析 由流程可知，软锰矿（主要成分为MnO2，另含少量铁，铝，铜，镍等金属化合物）中通入二氧化硫，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）脱硫能减少酸雨；
（2）MnCO3消耗溶液中的酸，促进Al3+和Fe3+水解；
（3）根据盖斯定律解题，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；
（4）锰离子在阳极失电子生成二氧化锰；
（5）SO2+MnO2=MnSO4，根据方程式结合元素守恒解题，反应的二氧化硫的物质的量为 $\frac{5×1000}{22.4}$×3%×89.6%=mol，根据SO2+MnO2=MnSO4可知生成硫酸锰的物质的量为6mol，最终生成的二氧化锰为1kg．

解答 解：（1）脱硫能减少酸雨和废物在利用，白色污染的减少是塑料的减少和流程无关，
故答案为：AC；
（2）MnCO3消耗溶液中的酸，促进Al3+和Fe3+水解生成氢氧化物沉淀，
故答案为：MnCO3与H+反应，促进Al3+和Fe3+的水解，使Al3+和Fe3+转化为沉淀除去；
（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：Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+，
故答案为：Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+；
（5）反应的二氧化硫的物质的量为 $\frac{5×1000}{22.4}$×3%×89.6%=6mol，根据SO2+MnO2=MnSO4可知生成硫酸锰的物质的量为6mol，最终生成的二氧化锰为1 kg，设消耗硫酸锰的物质的量为x，
2KMnO4+3MnSO4+2H2O═5MnO2+2H2SO4+K2SO4
                 3                         87×5
                 x                        1000×1
x=$\frac{3000}{435}$除去铁、铝、铜、镍等杂质时，所引入的锰元素（$\frac{3000}{435}$-6）mol，
相当于MnO2的质量（$\frac{3000}{435}$-6）mol×87g/mol=78g=0.078kg，
故答案为：0.078．

点评 本题考查热化学方程式、原电池、电解池和化学计算等，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，难度中等．

练习册系列答案
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