题目内容

【题目】某研究小组利用软锰矿(主要成分为,另含少量铁,铝,铜等金属化合物)作脱硫剂,通过如下简化流程,既脱除燃煤尾气中的,又制得电池材料(反应条件已省略).请回答下列问题:

(1)上述流程脱硫实现了________(填编号).

a.废弃物的综合利用 b.“白色污染”的减少

c.酸雨的减少 d.臭氧层空洞的减小

(2)已知:25℃,101kPa时, , , 。则步骤Ⅰ中与反应生成无水的热化学方程式是__________。

(3)用离子方程式表示出步骤Ⅱ中用除去的反应原理:__________。

(4)已知;在步骤Ⅲ除铜镍的过程中,当恰好完全沉淀[此时溶液中],则溶液中的浓度是_________mol/L。

(5)步骤Ⅳ生成无水的化学方程式是___________。

(6)产品可作超级电容材料.用惰性电极电解溶液可以制得,其阳极的电极反应式是________________________。

(7)已知废气中浓度为,软锰矿浆对的吸收率可达90%,则处理燃煤尾气,可得到硫酸锰晶体(,相对分子质量为169)的质量为_____kg(结果保留3位有效数字)。

【答案】ac SO2(g)+MnO2(s)=MnSO4(s) ΔH=-248 kJ/mol 3MnCO3+2Al3++3H2O=3Mn2++3CO2↑+2Al(OH)3↓ 2KMnO4+3MnSO4+2H2O=K2SO4+5MnO2+2H2SO4 Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+ 1.90

【解析】

(1)SO2对大气污染的主要危害是产生了酸雨,所以该脱硫过程实现了SO2变废为宝和减少酸雨的发生;答案选ac;

(2)将题中所给方程式依次记作①、②、③,由方程式③-①-②可得:SO2(g)+MnO2(s)=MnSO4(s),根据盖斯定律可算出该反应的反应热ΔH=(-1 065 kJ/mol)-(-520 kJ/mol)-(-297 kJ/mol)=-248 kJ/mol,所以该反应的热化学方程式为SO2(g)+MnO2(s)=MnSO4(s) ΔH=-248 kJ/mol;

(3)步骤Ⅱ是用MnCO3调节溶液pH使Al3+转化为Al(OH)3沉淀而除去:3MnCO3+2Al3++3H2O=3Mn2++3CO2↑+2Al(OH)3↓;

(4)=6×10-21,所以c(Cu2+)=6×10-21×1.0×10-5 mol/L=6.0×10-26 mol/L;

(5)发生氧化还原反应,氧化剂是KMnO4、还原剂是MnSO4、氧化产物和还原产物都是MnO2,由得失电子数相等可知:3n(KMnO4)=2n(MnSO4),最后再由质量守恒配平得:2KMnO4+3MnSO4+2H2O=K2SO4+5MnO2+2H2SO4;

(6)阳极是Mn2+失去电子发生氧化反应生成MnO2:Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+;

(7)由硫元素质量守恒知n(SO2)=n(MnSO4·H2O),所以m(MnSO4·H2O)=100×8×0.9/64×169 g=1901.25g=1.90 kg。

练习册系列答案
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I.制备POCl3采用氧气氧化液态的PCl3法。实验装置(加热及夹持装置省略》及相关信息如下。

物质

熔点/℃

沸点/℃

相对分子质量

其他

PCl3

―112.0

76.0

137.5

均为无色液体,遇水均剧烈

水解为含氧酸和氯化氢,两者互溶

POCl3

2.0

106.0

153.5

(1)仪器a的名称为_______________________________;

(2)装置C中生成POCl3的化学方程式为________________________________;

(3)实验中需控制通入O2的速率,对此采取的操作是_________________________________;

(4)装置B的作用除观察O2的流速之外,还有___________________________________;

(5)反应温度应控制在60~65℃,原因是__________________________________;

II.测定POCl3产品含量的实验步骤:

①实验I结束后,待三颈烧瓶中液体冷却到室温,准确称取16.725g POCl3产品,置于盛有60.00 mL蒸馏水的水解瓶中摇动至完全水解,将水解液配成100.00mL溶液

②取10.00mL溶液于锥形瓶中,加入10.00mL 3.5mol/L AgNO3标准溶液(Ag++Cl-=AgCl↓)

③加入少量硝基苯(硝基苯密度比水大,且难溶于水)

④以硫酸铁溶液为指示剂,用0.2mol/L KSCN溶液滴定过量的AgNO3溶液(Ag++SCN-=AgSCN↓),到达终点时共用去10.00mL KSCN溶液。

(6)达到终点时的现象是_________________________________________;

(7)测得产品中n(POCl3)= ___________________________;

(8)已知Ksp(AgCl)> Ksp(AgSCN),据此判断,若取消步骤③,滴定结果将_______。(填偏高,偏低,或不变)

【题目】有效去除废水中的H2SiF6、F-,改善水质是环境部门的重要研究课题。

(1)AlF3是有机合成中常用催化剂,利用废水中的H2SiF6可转变制得,相关热化学方程式如下:

3H2SiF6(aq)+2Al(OH)3(s)=Al2(SiF6)3(aq)+6H2O(l);ΔH=akJ·mol-1

Al2(SiF6)3(aq)+6H2O(l)=2AlF3(aq)+3SiO2(s)+12HF(aq);ΔH=bkJ·mol-1

3HF(aq)+Al(OH)3(s)=AlF3(aq)+3H2O(l);ΔH=ckJ·mol-1

则反应H2SiF6(aq)+2Al(OH)3(s)=2AlF3(aq)+SiO2(s)+4H2O(l)的ΔH=___kJ·mol-1。

(2)废水的酸碱度及废水中的Fe3+对F-浓度的测定都会产生一定的影响。

①测定时,通常控制废水的pH在5~6之间。pH过小所测F-浓度偏低,其原因是___。

②Fe3+与柠檬酸根(C6F5O73-)、F-反应可表示为Fe3++nC6H5O73-Fe(C6H5O7)n(3n-3)-、Fe3++nF-FeFn(3-n)。向含有Fe3+的含氟废水中加入柠檬酸钠(C6H5O7Na3)可消除Fe3+对F-测定的干扰,其原因是___。

(3)利用聚苯胺可吸附去除水中F-。用惰性电极电解苯胺()和盐酸的混合液可在阳极获得聚苯胺薄膜,变化过程为:

写出阳极生成二聚体的电极反应式:___。

(4)利用MgCO3、Ca(OH)2和CaCO3等可沉淀去除废水中F-。

①以MgCl2溶液、尿素[CO(NH2)2]为原料可制得MgCO3,写出该反应的化学方程式:___。

②取三份相同的含F-的酸性废水,分别加入足量的MgCO3、Ca(OH)2和CaCO3。相同时间后溶液的pH及F-残留量如图1所示。实际废水处理过程中常选用MgCO3的优点除了F-残留率比较低之外,还有___。

③改变碳酸镁添加量,处理后废水中F-含量及溶液pH的变化如图2所示。添加量超过2.4g·L-1后,溶液pH增大,使少量MgF2转化为Mg(OH)2,F-含量略有升高,此时溶液中的=___。(已知:Ksp(MgF2)=8.0×10-11,Ksp[Mg(OH)2]=5.0×10-12)

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