Question

污染物的有效去除和資源的充分利用是化學造福人類的重要研究課題。某研究小組利用軟錳礦(主要成分為MnO₂，另含有少量鐵、鋁、銅、鎳等金屬化合物)作脫硫劑，通過如下簡化流程既脫除燃煤尾氣中的SO₂，又制得電池材料MnO₂(反應條件已省略)。

請回答下列問題：

(1)上述流程脫硫實現(xiàn)了________(填選項字母)。

A．廢棄物的綜合利用　　　               B．白色污染的減少

C．酸雨的減少

(2)用MnCO₃能除去溶液中Al^3＋和Fe^3＋，其原因是

__________________________________________________________。

(3)已知：25 ℃、101 kPa時，

Mn(s)＋O₂(g)===MnO₂(s)

ΔH＝－520 kJ/mol

S(s)＋O₂(g)===SO₂(g)　ΔH＝－297 kJ/mol

Mn(s)＋S(s)＋2O₂(g)===MnSO₄(s)

ΔH＝－1 065 kJ/mol

SO₂與MnO₂反應生成無水MnSO₄的熱化學方程式是____________。

(4)MnO₂可作超級電容器材料。用惰性電極電解MnSO₄溶液可制得MnO₂，其陽極的電極反應式是_________________________________。

(5)MnO₂是堿性鋅錳電池的正極材料。堿性鋅錳電池放電時，正極的電極反應式是_____________________________________。

(6)假設脫除的SO₂只與軟錳礦漿中MnO₂反應。按照圖示流程，將a m³(標準狀況)含SO₂的體積分數(shù)為b%的尾氣通入礦漿，若SO₂的脫除率為89.6%，最終得到MnO₂的質量為c kg，則除去鐵、鋁、銅、鎳等雜質時，所引入的錳元素相當于MnO₂________kg。

Answer 1

解析　(1)該流程中，能將含硫尾氣吸收，充分利用了廢棄物，同時減少了大氣中能形成酸雨的SO₂，故A、C項符合，該過程對白色污染無影響。

(2)軟錳礦用稀硫酸溶解且通入SO₂后，溶液中含有反應生成的金屬陽離子，其中MnO₂被SO₂還原為Mn^2＋，其他金屬變成相應的金屬陽離子Fe^3＋、Al^3＋、Cu^2＋、Ni^2＋，故加入MnCO₃后發(fā)生反應MnCO₃＋2H^＋===Mn^2＋＋CO₂↑＋H₂O而消耗了溶液中的H^＋，使溶液的pH升高，使得Al^3＋和Fe^3＋水解生成氫氧化物沉淀而除去。

(3)將給定的三個熱化學方程式依次編為①②③，將三個方程式按照③－①－②處理后可得熱化學方程式

MnO₂(s)＋SO₂(g)===MnSO₄(s)　ΔH＝－248 kJ/mol。

(4)用惰性電極電解MnSO₄溶液制取MnO₂時，在陽極上Mn^2＋失電子后生成MnO₂，根據(jù)電荷守恒和原子守恒可得電極反應式Mn^2＋＋2H₂O－2e^－===MnO₂＋4H^＋。

(5)堿性鋅錳干電池在放電時，正極上MnO₂得電子生成堿式氧化錳MnO(OH)，根據(jù)電荷守恒和原子守恒可得電極反應式MnO₂＋H₂O＋e^－===MnO(OH)＋OH^－。

(6)根據(jù)方程式MnO₂(s)＋SO₂(g)===MgSO₄(s)可知n(SO₂)＝n(MnO₂)，又根據(jù)：2KMnO₄＋3MnSO₄＋2H₂O===5MnO₂＋2H₂SO₄＋K₂SO₄，可知由硫酸錳生成的MnO₂的物質的量為× mol，則引入的錳元素相當于MnO₂的質量為：

kg＝kg。

答案　(1)AC

(2)消耗溶液中的酸，促進Al^3＋和Fe^3＋水解生成氫氧化物沉淀

(3)MnO₂(s)＋SO₂(g)===MnSO₄(s)　ΔH＝－248 kJ/mol

(4)Mn^2＋＋2H₂O－2e^－===MnO₂＋4H^＋

(5)MnO₂＋H₂O＋e^－===MnO(OH)＋OH^－

(6)