Question

【题目】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，通过如下简化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)。

请回答下列问题：

（1）上述流程中多次涉及到过滤操作，实验室进行过滤操作时需要用到的硅酸盐材质的仪器有玻璃棒、 、 ；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；在除铜镍的过程中，当Ni2+恰好完全沉淀时[此时溶液中c(Ni2+)=1.0×105mol·L1]，溶液中Cu2+的浓度是 mol·L1。

（4）工业上采用电解K2MnO4水溶液的方法来生产KMnO4，其中隋性电极作阳极，铁作阴极，请写出阳极的电极反应式 。

（5）下列各组试剂中，能准确测定一定体积燃煤尾气中SO2含量的是__________(填编号)。

a．NaOH溶液、酚酞试液 b．稀H2SO4酸化的KMnO4溶液

c．碘水、淀粉溶液 d．氨水、酚酞试液

（6）除杂后得到的MnSO4溶液可以通过 (填操作名称)制得硫酸锰晶体(MnSO4·H2O，相对分子质量为169)。已知废气中SO2浓度为8.4 g·m3，软锰矿浆对SO2的吸收率可达90%，则处理1000 m3燃煤尾气，可得硫酸锰晶体质量为 kg (结果保留3位有效数字)。

Answer 1

【答案】

（1）烧杯 漏斗（各1分，共2分） 引流，防止液体溅出（1分）

（2）消耗溶液中的酸，促进Al3+和Fe3+水解生成氢氧化物沉淀（2分）

（3）6.0×1026 （2分）

（4） e=== (2分)

（5）b c（2分）

（6）蒸发浓缩、冷却结晶、过滤（2分） 20.0（2分）

【解析】

试题分析：

（1）过滤操作需要烧杯、漏斗、玻璃棒，这三种仪器都是硅酸盐材质的；其中玻璃棒是作用是引流，防止液体溅出。

（2）Al3+和Fe3+均可水解：Al3++3H2OAl(OH)3+3H+、Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+，MnCO3能与H+反应使溶液酸性减弱，从而促进水解平衡正向移动，生成氢氧化物沉淀而被除去；

（3）当溶液中c(Ni2+)=1.0×105 mol·L1时，根据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）电解池中阳极发生氧化反应，元素的化合价升高，根据生产目的，应使MnO42放电生成，所以阳极的电极反应式为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剂也不能准确判断或控制产物的组成，所以不能确定SO2与NaOH的物质的量关系，因而不能计算SO2的含量；b、SO2与酸性高锰酸钾溶液发生氧化还原反应，产物固定，即SO2与KMnO4存在确定的物质的量的关系，且反应终点现象明显，可以准确计算SO2的含量；c、SO2与I2有确定的反应：SO2+I2+H2O===2HI+H2SO4，淀粉可以显示反应终点，现象明显，所以能准确计算SO2的含量；d、氨水是弱碱溶液，与SO2反应的产物可能是亚硫酸铵、亚硫酸氢铵或二者的混合物，产物不固定，所以不能准确计算二氧化硫的含量。答案选bc。

（6）要使MnSO4从溶液中析出晶体，可采用蒸发浓缩、冷却结晶的方法，过滤即得硫酸锰晶体；1000 m3燃煤尾气中n(SO2)=，SO2的吸收率是90%，根据S元素守恒，则可得到硫酸锰晶体的质量是131.25 mol×90%×169 g·mol1≈20.0 kg。