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。某化學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(反應條件已略去)。

請回答下列問題：

(1)上述脫硫過程實現了________(填字母)。

A．廢棄物的綜合利用

B．白色污染的減少

C．酸雨的減少

D．獲得金屬單質

(2)已知：25 ℃、101 kPa時， 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與MnO2反應生成無水MnSO4的熱化學方程式是_____________________。

(3)用惰性電極電解硫酸酸化的硫酸錳溶液制備MnO2的裝置如圖所示。

①a應與直流電源的________(填“正”或“負”)極相連。

②電解過程中氫離子的作用是____________________________；

③陽極的電極反應反應方程式為：______________若轉移的電子數為6.02×1023，左室溶液中n(H＋)的變化量為________。

Answer 1

【答案】AC MnO2(s)＋SO2(g)===MnSO4(s) ΔH＝－248 kJ·mol－1 正 參與陰極反應 通過交換膜定向移動形成電流 Mn2+-2e-+ 2H2O == MnO2 + 4H+ 1 mol

【解析】

(1)脫硫能減少酸雨和廢棄物再利用，白色污染的減少是塑料的減少和流程無關，最終得到的是金屬的化合物，不是金屬單質，故選AC。 (2) 25 ℃、101 kPa時，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，根據蓋斯定律分析，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根據題意，錳離子失去電子生成二氧化錳，所以左室為陽極，則a為電源的正極。溶液中的氫離子向陰極移動，右室中氫離子得到電子生成氫氣。 ②在電解過程中氫離子參與陰極反應 通過交換膜定向移動形成電流。③陽極是錳離子失去電子生成二氧化錳，電極反應為Mn2+-2e-+2H2O == MnO2+4H+。當轉移的電子數為6.02×1023，即有1mol電子轉移時，左室生成2molH+，但為了平衡電荷，左室溶液中有1 mol氫離子通過交換膜到右室。