Question

4．海洋深處有豐富的軟錳礦（主要成分為MnO₂，還含有少量鋁、銅、鎳等金屬化合物），軟錳礦可作脫硫劑，工業(yè)上通過如下簡化流程既可脫除燃煤尾氣中的SO₂，又可制得電池材料MnO₂（反應條件省略）．

請回答下列問題：
（1）下列有關SO₂的說法正確的是b（填正確答案的標號）．
a．SO₂有毒，食品中不能含有SO₂
b．SO₂能使酸性KMnO₄溶液褪色
c．SO₂是酸性氧化物，其水溶液是強酸
d．SO₂通過CaCl₂濃溶液能生成沉淀
（2）操作1的名稱是過濾．
（3）用MnCO₃能去除溶液中Al³⁺，其原因是MnCO₃消耗氫離子，促進Al³⁺水解生成氫氧化鋁沉淀．
（4）加MnS出去Cu²⁺和Ni²⁺的原理是CuS和NiS的溶解度小于MnS的溶解度，發(fā)生沉淀的轉(zhuǎn)化．
（5）MnO₂是堿性鋅錳電池的正極材料，寫出該電池的總反應方程式Zn+2MnO₂+2H₂O═2MnOOH+Zn（OH）₂．
（6）根據(jù)圖中信息，寫出KMnO₄與MnSO₄溶液反應的離子方程式2MnO₄^-+3Mn²⁺+2H₂O=5MnO₂↓+4H⁺．
（7）假設脫硫過程中，SO₂只與軟錳礦漿中的MnO₂反應，其化學方程式為SO₂+MnO₂=MnSO₄；將2240 m³（標準狀況）含有0.86%（體積分數(shù)）SO₂的尾氣通入礦漿，若SO₂的脫除率為100%，則最終得到MnO₂的質(zhì)量為124.7kg（忽略除去鋁、銅、鎳等雜質(zhì)時引入的錳）．

Answer 1

分析 由流程可知，二氧化硫能與二氧化錳反應生成硫酸錳，用MnCO₃能除去溶液中Al³⁺，MnS與銅、鎳離子混合轉(zhuǎn)化為CuS、NiS沉淀，過濾，濾液中含有硫酸錳，高錳酸鉀能與硫酸錳反應生成二氧化錳，通過過濾獲得二氧化錳；
（1）a．食品在加工過程中，可能含有極少量的SO₂；
b．SO₂具有還原性，能與強氧化劑反應；
c．亞硫酸不是強酸；
d．SO₂與CaCl₂溶液不反應；
（2）操作1是分離固液混合物；
（3）MnCO₃消耗氫離子，促進鋁離子的水解；
（4）根據(jù)沉淀的轉(zhuǎn)化分析；
（5）堿性鋅錳電池中Zn與MnO₂反應生成MnOOH和氫氧化鋅；
（6）酸性條件下KMnO₄與MnSO₄溶液反應生成二氧化錳；
（7）SO₂與軟錳礦漿中的MnO₂反應生成硫酸錳；根據(jù)方程式中二氧化硫與二氧化錳之間的關系計算．

解答 解：由流程可知，二氧化硫能與二氧化錳反應生成硫酸錳，用MnCO₃能除去溶液中Al³⁺，MnS與銅、鎳離子混合轉(zhuǎn)化為CuS、NiS沉淀，過濾，濾液中含有硫酸錳，高錳酸鉀能與硫酸錳反應生成二氧化錳，通過過濾獲得二氧化錳；
（1）a．食品在加工過程中，可能含有極少量的SO₂，所以食品中允許含有極少量的SO₂，故a錯誤；
b．SO₂具有還原性，能與強氧化劑反應，所以SO₂能使酸性KMnO₄溶液褪色，故b正確；
c．SO₂溶于水生成亞硫酸，亞硫酸不是強酸，故c錯誤；
d．SO₂與CaCl₂溶液不反應，所以SO₂通過CaCl₂濃溶液能生成沉淀，故d錯誤；
故答案為：b；
（2）操作1是分離固液混合物，所以其操作名稱為過濾；故答案為：過濾；
（3）向溶液中加MnCO₃會消耗氫離子，促進Al³⁺的水解生成氫氧化鋁沉淀，從而除去溶液中的鋁離子；
故答案為：MnCO₃消耗氫離子，促進Al³⁺水解生成氫氧化鋁沉淀；
（4）CuS和NiS的溶解度小于MnS的溶解度，當溶液中加MnS時會發(fā)生沉淀的轉(zhuǎn)化，即生成CuS、NiS沉淀，從而除去銅離子和鎳離子；
故答案為：CuS和NiS的溶解度小于MnS的溶解度，發(fā)生沉淀的轉(zhuǎn)化；
（5）堿性鋅錳電池中Zn與MnO₂反應生成MnOOH和氫氧化鋅，則堿性鋅錳電池的總反應：Zn+2MnO₂+2H₂O═2MnOOH+Zn（OH）₂；
故答案為：Zn+2MnO₂+2H₂O═2MnOOH+Zn（OH）₂；
（6）酸性條件下KMnO₄與MnSO₄溶液反應生成二氧化錳，其反應的離子方程式為：2MnO₄^-+3Mn²⁺+2H₂O=5MnO₂↓+4H⁺；
故答案為：2MnO₄^-+3Mn²⁺+2H₂O=5MnO₂↓+4H⁺；
（7）SO₂與軟錳礦漿中的MnO₂反應生成硫酸錳，其反應方程式為：SO₂+MnO₂=MnSO₄；2240 m³（標準狀況）含有0.86%（體積分數(shù)）SO₂，二氧化硫的物質(zhì)的量為$\frac{2240×1{0}^{3}L}{22.4L/mol}$×0.86%=860mol，
3SO₂～3MnSO₄～2MnO₄^-～5MnO₂，
 3                   5
860mol               n
則m（MnO₂）=$\frac{860mol×5}{3}$×87g/mol=124700g=124.7kg；
故答案為：SO₂+MnO₂=MnSO₄；124.7．

點評 本題以物質(zhì)的制備實驗考查混合物分離提純的綜合應用，把握流程分析及混合物分離方法、發(fā)生的反應為解答的關鍵，側(cè)重分析與實驗、計算能力的考查，綜合性較強，題目難度中等．