题目内容

9．煤炭燃烧过程中会释放出大量的SO2、CO等有毒气体，工业上常用CaSO4、MnO2、海水来消除其对大气的污染．

（1）CaSO4消除CO的反应原理如下：
CaSO4（s）+4CO（g）?CaS（s）+4CO2（g）；△H1＜0
CaSO4（s）+CO（g）?CaO（s）+SO2（g）+CO2（g）；△H2＞0
常压下，工业生产中为了尽可能减少有毒气体的排放，常采用的措施是适当降低温度．
（2）在煤粉中掺入MnO2，既能脱硫又能提高燃烧效率．
①某煤粉中硫元素的质量分数为0.5%，在煤粉中掺入MnO2可在燃烧过程中生成MnSO4．若硫元素恰好与MnO2完全反应，则MnO2与煤粉混合的质量比为87：6400．实际生产中向煤粉中掺入过量MnO2以提高煤粉燃烧效率，经分析燃烧后的物质中含有Mn3O4，由此可知MnO2能提高煤粉燃烧效率的原因是MnO2分解生成Mn3O4同时放出氧气．
②用图1电解MnSO4溶液可制备MnO2，其阳极的电极反应式为Mn2++2H2O-2e-═MnO2+4H+；酸性条件下，加热KClO3和MnCl2混合溶液也能制备MnO2，同时产生一种黄绿色的气体，该反应的离子方程式为5Mn2++2ClO3-+4H2O═5MnO2↓+Cl2↑+8H+．
（3）海水中的钠镁比（钠镁元素的质量比）是影响吸收SO2的主要因素．某海水随水分的蒸发，钠镁比与密度关系如图2所示，该海水中的钠镁比在密度高于1.23g•cm-3时急剧下降的原因是密度高于1.23 g•cm-3时海水中氯化钠开始析出，导致钠镁比急剧下降．已知三种海水体系的二氧化硫吸收量随温度变化如图3所示，工业上常采用卤水作为SO2的吸收剂．

分析 （1）CaSO4（s）+4CO（g）?CaS（s）+4CO2（g）；△H1＜0①
CaSO4（s）+CO（g）?CaO（s）+SO2（g）+CO2（g）；△H2＞0②，反应①生成的气体对空气无污染，要想促进反应①的发生，根据△G=△H-T△S进行分析；
（2）①S+MnO2+O2=MnSO4据此进行分析；向煤粉中掺入过量MnO2以提高煤粉燃烧效率，经分析燃烧后的物质中含有Mn3O4，故MnO2能提高煤粉燃烧效率的原因是MnO2分解生成Mn3O4同时放出氧气；
②阳极失电子发生氧化反应，据此书写电极反应方程式；KClO3和MnCl2反应生成二氧化锰，氯气和盐酸，据此书写离子方程式；
③密度高于1.23 g•cm-3时海水中氯化钠开始析出，导致钠镁比急剧下降，据此进行分析；卤水可用作二氧化硫的吸附剂．

解答 （1）CaSO4（s）+4CO（g）?CaS（s）+4CO2（g）；△H1＜0①
CaSO4（s）+CO（g）?CaO（s）+SO2（g）+CO2（g）；△H2＞0②，反应①生成的气体对空气无污染，要想促进反应①的发生，△G=△H-T△S，故适当降低温度
能满足反应①△G＜0，故工业生产中为了尽可能减少有毒气体的排放，常采用的措施是，适当降低温度，
故答案为：适当降低温度；
（2）①S+MnO2+O2=MnSO4
           32     87，假设参加反应的二氧化锰87g，则需硫32g，故煤粉的质量为$\frac{32g}{0.5%}$=6400g，则MnO2与煤粉混合的质量比为87：6400；向煤粉中掺入过量MnO2以提高煤粉燃烧效率，经分析燃烧后的物质中含有Mn3O4，故MnO2能提高煤粉燃烧效率的原因是MnO2分解生成Mn3O4同时放出氧气，
故答案为：87：6400；MnO2分解生成Mn3O4同时放出氧气；
②阳极失电子发生氧化反应，故电极反应方程式为Mn2++2H2O-2e-═MnO2+4H+；KClO3和MnCl2反应生成二氧化锰，氯气和盐酸，故离子方程式为5Mn2++2ClO3-+4H2O═5MnO2↓+Cl2↑+8H+，
故答案为：5Mn2++2ClO3-+4H2O═5MnO2↓+Cl2↑+8H+；
③水中的钠镁比在密度高于1.23g•cm-3时急剧下降的原因是密度高于1.23 g•cm-3时海水中氯化钠开始析出，导致钠镁比急剧下降；卤水可用作二氧化硫的吸附剂，
故答案为：密度高于1.23 g•cm-3时海水中氯化钠开始析出，导致钠镁比急剧下降；卤水．

点评 本题考查判断反应自发进行的条件，利用方程式求算质量比，离子方程式的书写等，本题综合性较大，难度中等．

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