Question

【題目】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，實驗室進行過濾操作時需要用到的硅酸鹽材質的儀器有玻璃棒、 、 ；其中玻璃棒的作用是 。

（2）用MnCO3能除去溶液中的Al3+和Fe3+，其原理是 。

（3）已知Ksp(CuS)=8.4×1045，Ksp(NiS)=1.4×1024；在除銅鎳的過程中，當Ni2+恰好完全沉淀時[此時溶液中c(Ni2+)=1.0×105mol·L1]，溶液中Cu2+的濃度是 mol·L1。

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

（5）下列各組試劑中，能準確測定一定體積燃煤尾氣中SO2含量的是__________(填編號)。

a．NaOH溶液、酚酞試液 b．稀H2SO4酸化的KMnO4溶液

c．碘水、淀粉溶液 d．氨水、酚酞試液

（6）除雜后得到的MnSO4溶液可以通過 (填操作名稱)制得硫酸錳晶體(MnSO4·H2O，相對分子質量為169)。已知廢氣中SO2濃度為8.4 g·m3，軟錳礦漿對SO2的吸收率可達90%，則處理1000 m3燃煤尾氣，可得硫酸錳晶體質量為 kg (結果保留3位有效數字)。

Answer 1

【答案】

（1）燒杯 漏斗（各1分，共2分） 引流，防止液體濺出（1分）

（2）消耗溶液中的酸，促進Al3+和Fe3+水解生成氫氧化物沉淀（2分）

（3）6.0×1026 （2分）

（4） e=== (2分)

（5）b c（2分）

（6）蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾（2分） 20.0（2分）

【解析】

試題分析：

（1）過濾操作需要燒杯、漏斗、玻璃棒，這三種儀器都是硅酸鹽材質的；其中玻璃棒是作用是引流，防止液體濺出。

（2）Al3+和Fe3+均可水解：Al3++3H2OAl(OH)3+3H+、Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+，MnCO3能與H+反應使溶液酸性減弱，從而促進水解平衡正向移動，生成氫氧化物沉淀而被除去；

（3）當溶液中c(Ni2+)=1.0×105 mol·L1時，根據Ksp(NiS)=1.4×1024可求得c(S2)=，再由Ksp(CuS)=8.4×1045可得溶液中c(Cu2+)=

（4）電解池中陽極發生氧化反應，元素的化合價升高，根據生產目的，應使MnO42放電生成，所以陽極的電極反應式為MnO42 e===；

（5）a、SO2被NaOH溶液吸收，可能生成Na2SO3、NaHSO3或二者的混合物，即使使用酚酞作指示劑也不能準確判斷或控制產物的組成，所以不能確定SO2與NaOH的物質的量關系，因而不能計算SO2的含量；b、SO2與酸性高錳酸鉀溶液發生氧化還原反應，產物固定，即SO2與KMnO4存在確定的物質的量的關系，且反應終點現象明顯，可以準確計算SO2的含量；c、SO2與I2有確定的反應：SO2+I2+H2O===2HI+H2SO4，淀粉可以顯示反應終點，現象明顯，所以能準確計算SO2的含量；d、氨水是弱堿溶液，與SO2反應的產物可能是亞硫酸銨、亞硫酸氫銨或二者的混合物，產物不固定，所以不能準確計算二氧化硫的含量。答案選bc。

（6）要使MnSO4從溶液中析出晶體，可采用蒸發濃縮、冷卻結晶的方法，過濾即得硫酸錳晶體；1000 m3燃煤尾氣中n(SO2)=，SO2的吸收率是90%，根據S元素守恒，則可得到硫酸錳晶體的質量是131.25 mol×90%×169 g·mol1≈20.0 kg。