Question

【題目】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(yīng)條件已省略)。

請回答下列問題：

(1)上述流程中多次涉及到過濾操作，實驗室進(jìn)行過濾操作時需要用到的硅酸鹽儀器有玻璃棒、漏斗以及___。

(2)上述流程脫硫?qū)崿F(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

(3)用MnCO3能除去溶液中的Al3＋和Fe3＋，其原理是調(diào)節(jié)溶液的pH，消耗溶液中的酸，促進(jìn)Al3＋和Fe3＋水解生成氫氧化物沉淀，若25℃時，Ksp[Fe(OH)3]=8.0×10-38，lg2=0.3，要使溶液中的Fe3＋完全沉淀，至少要把溶液pH調(diào)至___。

(4)已知Ksp(CuS)=8.4×10-45，Ksp(NiS)=1.4×10-24；在除銅鎳的過程中，當(dāng)Ni2＋恰好完全沉淀(此時溶液中c(Ni2＋)=1.0×10-5mol·L-1)，溶液中c(Cu2＋)=___mol·L-1。

(5)已知：25℃、101kpa時，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

SO2與MnO2反應(yīng)生成無水MnSO4的熱化學(xué)方程式是___。

(6)工業(yè)上采用電解K2MnO4水溶液的方法來生產(chǎn)KMnO4，其中隋性電極作陽極，鐵作陰極，請寫出陽極的電極反應(yīng)式___。

Answer 1

【答案】燒杯 AC 3.3 6.0×10-26mol·L-1 MnO2(s)+SO2(g)=MnSO4(s) △H=-248kJ·mol-1 MnO42--e-=MnO4-

【解析】

由流程可知，二氧化硫能與二氧化錳反應(yīng)生成硫酸錳，用MnCO3調(diào)節(jié)溶液pH，使溶液中Al3+和Fe3+轉(zhuǎn)化為沉淀，過濾除去，MnS將銅、鎳離子轉(zhuǎn)化為硫化銅、硫化鎳沉淀，過濾分離，濾液中加入高錳酸鉀與硫酸錳反應(yīng)生成二氧化錳，通過過濾獲得二氧化錳。

(1)根據(jù)過濾裝置圖，實驗室進(jìn)行過濾操作時需要用到的硅酸鹽儀器有玻璃棒、漏斗以及燒杯；

(2)流程脫硫?qū)崿F(xiàn)了廢棄物的綜合利用、酸雨的減少，與白色污染無關(guān)，故選AC；

(3)Fe3＋完全水解生成氫氧化鐵沉淀時，Fe3＋的濃度為1×10-5mol/L，設(shè)Fe3＋完全水解生成氫氧化鐵沉淀時，氫氧根離子的濃度是xmol/L，則1×10-5mol/L×x3=8.0×10-38，x=2×10-11，c(H+)=5×10-4，所以pH=3.3；

(4)，所以c(Ni2＋)=1.0×10-5mol·L-1時，c(Cu2＋)=6.0×10-26mol·L-1；

(5)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

根據(jù)蓋斯定律，③-①-②得MnO2(s)+SO2(g)=MnSO4(s) △H=-248kJ·mol-1；

(6)K2MnO4→KMnO4錳元素化合價由+6升高為+7，反應(yīng)氧化反應(yīng)，陽極的電極反應(yīng)式是MnO42--e-=MnO4-。