Question

（16分）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。某化學研究小組利用軟錳礦（主要成分為MnO₂，另含有少量頭鐵、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（反應條件已略去）。

請回答下列問題：
（1）上述流程脫硫實現(xiàn)了____（選填下列字母編號）。
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℃、101kp_a時，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只與軟錳礦漿中的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

（1）A、C （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)  △H=-248kJ/mol
（4）Mn^2＋＋2H₂O－2e^－＝MnO₂＋4H^＋ （5）MnO₂＋H₂O＋e^－＝MnO(OH)＋OH^－
（6）

試題分析：（1）白色污染主要是塑料等難降解的物質形成的，SO₂能形成酸雨，因此脫硫實現(xiàn)了廢棄物的綜合利用，同時也減少了酸雨形成，即答案選AC。
（2）由于碳酸錳能消耗溶液中的酸，降低溶液的酸性，從而促進Al^3＋和Fe^3＋水解生成氫氧化物沉淀。
（3）已知：熱化學方程式①Mn(s)＋O₂(g)＝MnO₂(s)  △H＝－520kJ/mol，②S(s)＋O₂(g)＝SO₂(g) 
△H＝－297kJ/mol，③Mn(s)＋S(s)＋2O₂(g)＝MnSO₄(s)  △H＝－1065kJ/mol，則根據(jù)蓋斯定律可知③－（①＋③）即得到SO₂與MnO₂反應生成無水MnSO₄的熱化學方程式MnO₂(s)＋SO₂(g) =MnSO₄(s)  △H=-248kJ/mol。
（4）電解池中陽極失去電子發(fā)生氧化反應，則用惰性電極電解MnSO₄溶液可制得MnO₂，因此陽極是錳離子放電，其陽極電極反應式是Mn^2＋＋2H₂O－2e^－＝MnO₂＋4H^＋。
（5）原電池中負極失去電子，正極得到電子，因此堿性鋅錳電池放電時，正極是二氧化錳得到電子，則電極反應式是MnO₂＋H₂O＋e^－＝MnO(OH)＋OH^－。
（6）實際參加反應的SO₂的物質的量是，根據(jù)方程式MnO₂(s)＋SO₂(g) =MnSO₄(s)可知生成硫酸鎂的物質的量是0.4abmol。最終生成二氧化錳是c kg，則根據(jù)方程式3MnSO₄＋2KMnO₄＋2H₂O=5MnO₂＋K₂SO₄＋2H₂SO₄可知，因此消耗硫酸錳的物質的量是 mol，則除去鐵、鋁、銅、鎳等雜質時，所引入的錳元素的物質的量是mol－0.4abmol，相當于二氧化錳的質量是（mol－0.4abmol）×87g/mol＝（600c－34.8ab）g＝ kg