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。某化学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(反应条件已略去)。

请回答下列问题：

(1)上述脱硫过程实现了________(填字母)。

A．废弃物的综合利用

B．白色污染的减少

C．酸雨的减少

D．获得金属单质

(2)已知：25 ℃、101 kPa时， Mn(s)＋O2(g)===MnO2(s)ΔH＝－520 kJ·mol－1

S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝－297 kJ·mol－1

Mn(s)＋S(s)＋2O2(g)===MnSO4(s) ΔH＝－1 065 kJ·mol－1

SO2与MnO2反应生成无水MnSO4的热化学方程式是_____________________。

(3)用惰性电极电解硫酸酸化的硫酸锰溶液制备MnO2的装置如图所示。

①a应与直流电源的________(填“正”或“负”)极相连。

②电解过程中氢离子的作用是____________________________；

③阳极的电极反应反应方程式为：______________若转移的电子数为6.02×1023，左室溶液中n(H＋)的变化量为________。

Answer 1

【答案】AC MnO2(s)＋SO2(g)===MnSO4(s) ΔH＝－248 kJ·mol－1 正 参与阴极反应 通过交换膜定向移动形成电流 Mn2+-2e-+ 2H2O == MnO2 + 4H+ 1 mol

【解析】

(1)脱硫能减少酸雨和废弃物再利用，白色污染的减少是塑料的减少和流程无关，最终得到的是金属的化合物，不是金属单质，故选AC。 (2) 25 ℃、101 kPa时，① Mn(s)＋O2(g)===MnO2(s)ΔH＝－520 kJ·mol－1，②S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝－297 kJ·mol－1，③Mn(s)＋S(s)＋2O2(g)===MnSO4(s) ΔH＝－1 065 kJ·mol－1，根据盖斯定律分析，③-②-①可得到MnO2(s)＋SO2(g)===MnSO4(s) ΔH＝-1065kJ/mol+520kJ/mol+297kJ/mol=－248 kJ·mol－1 (3). ①根据题意，锰离子失去电子生成二氧化锰，所以左室为阳极，则a为电源的正极。溶液中的氢离子向阴极移动，右室中氢离子得到电子生成氢气。 ②在电解过程中氢离子参与阴极反应 通过交换膜定向移动形成电流。③阳极是锰离子失去电子生成二氧化锰，电极反应为Mn2+-2e-+2H2O == MnO2+4H+。当转移的电子数为6.02×1023，即有1mol电子转移时，左室生成2molH+，但为了平衡电荷，左室溶液中有1 mol氢离子通过交换膜到右室。