Question

【加试题】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        （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Al^3＋和Fe^3＋，其原因是                                。

（3）已知：25℃、101kPa时，

Mn(s)+O₂(g)=MnO₂(s)  ΔH = -520kJ/mol

S(s)+O₂(g)=SO₂(g)       ΔH = -297kJ/mol   

Mn(s)+S(s)+2O₂(g)=MnSO₄(s)  ΔH = -1065kJ/mol

SO₂与MnO₂反应生成无水MnSO₄的热化学方程式是                              。

（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  。

（5）假设脱除的SO₂只与软锰矿浆中MnO₂反应。按照图示流程，将5 m³(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1 kg，则除去铁、铝、铜、镍等杂质时，所引入的锰元素相当于MnO₂           kg。

Answer

（1）AC （2分） （2） MnCO3与H+反应，促进Al3＋和Fe3＋的水解，使Al3＋和Fe3＋转化为沉淀除去。（2分）（3） MnO2(s) ＋ SO2(g)＝MnSO4(s) ΔH＝－248kJ/mol（2分）

（4） Mn2+ ＋ 2H2O－2e―＝MnO2＋4H+（2分） （5）0.078（2分）

【解析】

试题分析：（1）白色污染主要是塑料等难降解的物质形成的，SO2能形成酸雨，因此脱硫实现了废弃物的综合利用，同时也减少了酸雨形成，答案选AC。

（2）由于碳酸锰能消耗溶液中的酸，降低溶液的酸性，从而促进Al3+和Fe3+水解生成氢氧化物沉淀，反应的离子方程式为：3MnCO3+2Al3+3H2O=2Al（OH）3↓+3CO2↑+3Mn2+或3MnCO3+2Fe3++3H2O=2Fe（OH）3↓+3CO2↑+3Mn2+；

（3）已知：①Mn（s）+O2（g）═MnO2（s）△H=-520kJ•mol-1

②S（s）+O2（g）═SO2（g）△H=-297kJ•mol-1

③Mn（s）+S（s）+2O2（g）═MnSO4（s）△H=-1065kJ•mol-1

根据盖斯定律可知将③-②-①可得MnO2（s）+SO2（g）=MnSO4（s）△H=-248kJ/mol；

（4）锰离子在阳极失电子，电极反应式为Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+；

（6）反应的二氧化硫的物质的量为（5000L÷22.4mol/L）×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1000g，设消耗硫酸锰的物质的量为x，则

2KMnO4+3MnSO4+2H2O═5MnO2+2H2SO4+K2SO4

3 87×5

x 1000

解得x＝6.9mol

除去铁、铝、铜、镍等杂质时，所引入的锰元素0.9 mol，相当于MnO2的质量0.9mol×87g/mol＝78.3g＝0.078kg。

【考点定位】本题主要是考查热化学方程式、原电池、电解池和化学计算等

【名师点晴】本题主要是考查学生结合工业流程，对实验原理与实验操作的理解、物质分离提纯、元素化合物性质、电化学理论、化学计算等，难度中等，明确实验原理是解题的关键，需要学生具备扎实的基础知识与综合运用知识分析问题、解决问题的能力。设计实验方案时，要注意用最少的药品和最简单的方法；关于对实验设计方案的评价，要在两个方面考虑，一是方案是否可行，能否达到实验目的；二是设计的方法进行比较，哪种方法更简便。即（1）认真审题，明确实验目的，找出实验原理。（2）根据实验原理选择仪器和药品，并设计出合理的实验装置和操作步骤。（3）准确地记录实验过程中的实验现象和数据，并运用分析、计算、图表、推理等方法处理有关实验现象和数据，得出正确的结论。