Question

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，另含有少量铁、铝、铜、镍等金属化合物)作脱硫剂，通过如下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)。

       ①             ②               ③             ④             ⑤

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）流程图④过程中发生的主要化学反应的方程式为____________。

（3）用MnCO₃能除去溶液中Al³⁺和Fe³⁺，其原因是____________，用MnS除去溶液中的Cu²⁺的离子方程式为____________。

（4）MnO₂可作超级电容器材料。工业上用右图所示装置制备MnO₂。接通电源后，A电极的电极反应式为： ____________，当制备1mol   MnO₂，则膜两侧电解液的质量变化差(△m_左-△m_右)为________g。

（5）假设脱除的SO₂只与软锰矿浆中的MnO₂反应。按照图示流程，将am³ (标准状况)含SO₂的体积分数为b%的尾气通入矿浆，若SO₂的脱除率为67．2%，最终得到MnO₂的质量为c 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）a，c；（2）2KMnO4+3MnSO4+2H2O=5MnO2↓+K2SO4+2 H2SO4；

（3）消耗溶液中的酸，促进Al3+和Fe3+水解生成氢氧化物沉淀；MnS(s)+Cu2+(aq)=CuS(s)+Mn2+(aq)；

（4）Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+；89；（5）(0．6c-0．0261ab)

【解析】

试题分析：二氧化硫能与二氧化锰反应生成硫酸锰，用MnCO3能除去溶液中Al3+和Fe3+，MnS将铜、镍离子还原为单质，高锰酸钾能与硫酸锰反应生成二氧化锰，通过过滤获得二氧化锰。（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，所以ac正确；（2）流程图④中生成无水MnO2的反应是高锰酸钾在水溶液中氧化锰离子为二氧化锰，反应的化学方程式为：2KMnO4+3MnSO4+2H2O=K2SO4+5MnO2+2H2SO4；（3）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，铜离子会和硫离子生成更难溶的硫化铜，用MnS除去溶液中的Cu2+的离子方程式为MnS+ Cu2+= CuS+ Mn2+；（4） 接通电源后，根据图示，溶液中锰离子失去电子生成二氧化锰，B极放出气体，则B极上溶液中的氢离子得到电子生成氢气，因此A电极为阳极，电极反应式为Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+；当制备1mol MnO2，转移2mol电子，则阴极放出1mol氢气，膜左侧和右侧电解液的质量差△m左-△m右=87g/mol×1mol+2g/mol×1mol=89g；（5）反应的二氧化硫的物质的量为×b%×89.6%=0.4abmol，根据SO2+MnO2=MnSO4可知生成硫酸锰的物质的量为0.4abmol，最终生成的二氧化锰为c kg，设消耗硫酸锰的物质的量为x．

2KMnO4+3MnSO4+2H2O═5MnO2+2H2SO4+K2SO4

3 87×5

x 1000c

＝，x=，

除去铁、铝、铜、镍等杂质时，所引入的锰元素(-0.4ab)mol，

相当于MnO2的质量(-0.4ab)mol×87g/mol=(600c-0.4ab×87)g=kg。

考点：考查了物质的分离、提纯、二氧化锰的制备的相关知识。