Question

【題目】MnO2是一種重要的無(wú)機(jī)功能材料，粗MnO2的提純是工業(yè)生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了將粗MnO2(含有較多的MnO和MnCO3)樣品轉(zhuǎn)化為純MnO2的實(shí)驗(yàn)，其流程如下：

(1)第①步加稀H2SO4時(shí)，粗MnO2樣品中的 (寫(xiě)化學(xué)式)轉(zhuǎn)化為可溶性物質(zhì)。

(2)寫(xiě)出濾液a與NaClO3溶液反應(yīng)的離子方程式: 。

(3)第③步蒸發(fā)操作必需的儀器有鐵架臺(tái)(含鐵圈)、 、 、 ，已知蒸發(fā)得到的固體中有NaClO3和NaOH，則一定還含有 (寫(xiě)化學(xué)式)。

(4)該流程中可以循環(huán)利用的物質(zhì)是 和 。

(5)若粗MnO2樣品的質(zhì)量為13.40g，加入稀H2SO4后，經(jīng)過(guò)濾得到8.7g MnO2，并收集到0.224 L CO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，則濾液a與NaClO3溶液反應(yīng)時(shí)至少需要 mol NaClO3才能將濾液a中的Mn2+完全轉(zhuǎn)化為MnO2。

Answer 1

【答案】（1）MnCO3；MnO

（2）5Mn2++2ClO3-+4H2O=Cl2↑+5MnO2↓+8H+

（3）蒸發(fā)皿；酒精燈；玻璃棒；NaCl

（4）H2SO4、NaClO3

（5）0.024mol

【解析】

試題分析：（1）MnO2不溶于硫酸，所以加稀硫酸時(shí)樣品中的MnO和MnCO3分別和硫酸反應(yīng)生成可溶性的MnSO4，所以粗MnO2樣品中的MnO和MnCO3轉(zhuǎn)化為可溶性物質(zhì)，故答案為：MnO和MnCO3；

（2）MnSO4要轉(zhuǎn)化為MnO2，需失去電子，故需要加入NaClO3做氧化劑，以反應(yīng)的化學(xué)方程式是：5MnSO4+2NaClO3+4H2O=5MnO2+Cl2↑+Na2SO4+4H2SO4，反應(yīng)的離子方程式為：5Mn2++2ClO3-+4H2O=Cl2↑+5 MnO2↓+8H+。

（3）第③屬于蒸發(fā)，所以所需的儀器有鐵架臺(tái)（含鐵圈）、酒精燈、蒸發(fā)皿、玻璃棒；Cl2通入熱的NaOH溶液中一定發(fā)生氧化還原反應(yīng)，且氯氣既做氧化劑又做還原劑，NaClO3屬于氧化產(chǎn)物，因此一定有還原產(chǎn)物NaCl。故答案為：蒸發(fā)皿、酒精燈、玻璃棒；NaCl；

（4）由工藝流程圖可以看出，循環(huán)利用的是H2SO4和NaClO3。

（5）根據(jù)質(zhì)量守恒和化學(xué)方程式計(jì)算，CO2的物質(zhì)的量為0.01mol，則MnCO3的物質(zhì)的量為0.01mol，質(zhì)量為115g/mol×0.01mol=1.15g，所以MnO的質(zhì)量為13.40g-8.7g-1.15g=3.55g，其物質(zhì)的量為3.55g÷71g/mol=0.05mol，因此與稀硫酸反應(yīng)時(shí)共生成MnSO4的物質(zhì)的量為0.06mol，由反應(yīng)5MnSO4+2NaClO3+4H2O=5MnO2+Cl2↑+Na2SO4+4H2SO4，需要NaClO3的物質(zhì)的量為0.06mol×2/5=0.024mol。