Question

1．污染物的有效去除和資源的充分利用是化學(xué)造福人類的重要課題．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(yīng)條件已省略）．

請(qǐng)回答下列問題：
（1）上述流程脫硫?qū)崿F(xiàn)了ac（選填下列字母編號(hào)）．
a．廢棄物的綜合利用 b．白色污染的減少  c．酸雨的減少
（2）KMnO₄+MnSO₄→MnO₂的反應(yīng)中，氧化物與還原劑的物質(zhì)的量之比為2：3．
（3）已知：25℃、101kPa時(shí)，Mn（s）+O₂（g）═MnO₂（s）△H=-520kJ•mol^-1
S（s）+O₂（g）═SO₂（g）△H=-297kJ•mol^-1
Mn（s）+S（s）+2O₂═MnSO₄（s）△H=-1065kJ•mol^-1
SO₂與MnO₂反應(yīng)生成無水MnO₄的熱化學(xué)方程式為：MnO₂（s）+SO₂（g）=MnSO₄（s）△H=-248kJ/mol．
（4）MnO₂可作超級(jí)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(yīng)式是Mn²⁺+2H₂O-2e^-=MnO₂+4H⁺．
（5）MnO₂是堿性鋅錳電池的正極材料．堿性鋅錳電池放電時(shí)，正極的電極反應(yīng)式為：MnO₂+H₂O+e^-=MnO （OH）+OH^-．若以該電池為電源，以石墨作電解CuSO₄溶液，陰極析出銅，陽極產(chǎn)物是O₂、H₂SO₄．

Answer 1

分析 軟錳礦（主要成分為MnO₂，另含有少量鐵、鋁、銅、鎳等金屬化合物），二氧化硫能與二氧化錳反應(yīng)生成硫酸錳，用MnCO₃能除去溶液中Al³⁺和Fe³⁺，MnS將銅、鎳離子還原為單質(zhì)，高錳酸鉀能與硫酸錳反應(yīng)生成二氧化錳，通過過濾獲得二氧化錳，
（1）廢棄物二氧化硫?qū)е滤嵊�，則脫硫能減少酸雨；
（2）KMnO₄+MnSO₄→MnO₂的反應(yīng)中，只有Mn元素的化合價(jià)變化，+7價(jià)降到+4價(jià)，+2價(jià)升高到+4價(jià)，根據(jù)升降總數(shù)相等確定氧化劑與還原劑之比；
MnCO₃消耗溶液中的酸，促進(jìn)Al³⁺和Fe³⁺水解；
（3）根據(jù)蓋斯定律將③-②-①可得；
（4）錳離子在陽極失電子生成二氧化錳；
（5）二氧化錳得電子在堿溶液中生成MnO（OH）；以石墨為電極電解硫酸銅溶液時(shí)，陽極上氫氧根離子放電，陰極上銅離子放電，SO₄^2-向陽極移動(dòng)．

解答 解：（1）脫硫能減少酸雨和廢物再利用，白色污染的減少是塑料的減少和流程無關(guān)，
故答案為：ac；
（2）KMnO₄+MnSO₄→MnO₂的反應(yīng)中，只有Mn元素的化合價(jià)變化，+7價(jià)降到+4價(jià)，+2價(jià)升高到+4價(jià)，則需要2個(gè)+7價(jià)的Mn降低，3個(gè)+4價(jià)的Mn升高，氧化劑得電子化合價(jià)降低，還原劑失電子化合價(jià)升高，則氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為2：3，
故答案為：2：3；
（3）Mn（s）+O₂（g）═MnO₂（s）△H=-520kJ•mol^-1
S（s）+O₂（g）═SO₂（g）△H=-297kJ•mol^-1
Mn（s）+S（s）+2O₂（g）═MnSO₄（s）△H=-1065kJ•mol^-1
將③-②-①可得MnO₂（s）+SO₂（g）=MnSO₄（s）△H=-248kJ/mol，
故答案為：MnO₂（s）+SO₂（g）=MnSO₄（s）△H=-248kJ/mol；
（4）錳離子在陽極失電子生成二氧化錳，電極反應(yīng)式為Mn²⁺+2H₂O-2e^-=MnO₂+4H⁺，
故答案為：Mn²⁺+2H₂O-2e^-=MnO₂+4H⁺；
（5）二氧化錳得電子在堿溶液中生成MnO（OH），電極反應(yīng)式為MnO₂+H₂O+e^-=MnO（OH）+OH^-；以石墨為電極電解硫酸銅溶液時(shí)，陽極上氫氧根離子放電、陰極上銅離子放電，所以陽極上生成O₂，同時(shí)有大量的H⁺生成，且SO₄^2-也向陽極移動(dòng)在陽極積累，因此陽極產(chǎn)物還有H₂SO₄，
故答案為：MnO₂+H₂O+e^-=MnO（OH）+OH^-；O₂、H₂SO₄．

點(diǎn)評(píng) 本題考查廢氣物處理的綜合應(yīng)用，為高頻考點(diǎn)，涉及氧化還原反應(yīng)、熱化學(xué)方程式、原電池、電解池等知識(shí)，側(cè)重分析能力、計(jì)算能力的考查，綜合性較強(qiáng)，題目難度中等．