Question

MnO₂是一種重要的催化劑．某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計了將粗MnO₂（含有較多的MnO和MnCO₃）樣品轉(zhuǎn)化為純MnO₂實驗，其流程如下：

（1）寫出1個用二氧化錳作催化劑的化學(xué)反應(yīng)方程式

 

．
（2）第②步反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式為

 

．
（3）檢驗過濾Ⅰ所得的MnO₂是否洗滌干凈的方法是

 

．
（4）第③步反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為

 

．
（5）上述流程中可用于循環(huán)使用的物質(zhì)是

 

（填化學(xué)式）；過濾操作和蒸發(fā)操作中都要用到的玻璃儀器是

 

．
（6）若粗MnO₂樣品的質(zhì)量為25.38g，第①步反應(yīng)后，經(jīng)過濾得到17.4g MnO₂，并收集到0.448LCO₂（標(biāo)準(zhǔn)狀況下），則樣品中所含的MnO質(zhì)量為

 

g．

Answer 1

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實驗設(shè)計題

分析：粗MnO₂（含有較多的MnO和MnCO₃）樣品中加入過量的稀硫酸，由于MnO₂不溶于硫酸，則樣品中的MnO和MnCO₃分別和硫酸反應(yīng)生成可溶性的MnSO₄，過濾得濾液Ⅰ為硫酸錳溶液，加入NaClO₃發(fā)生反應(yīng)為：5Mn²⁺+2ClO₃^-+4H₂O=5MnO₂+Cl₂↑+8H⁺，再過濾得到濾液Ⅱ和二氧化錳固體，而氯氣與熱的氫氧化鈉反應(yīng)生成氯酸鈉方程式為：3Cl₂+6NaOH=NaClO₃+NaCl+3H₂O，以此解答；
（1）MnO₂作催化劑，實驗室分解氯酸鉀制氧氣；
（2）依據(jù)得失電子守恒和質(zhì)量守恒可寫出離子方程式；
（3）根據(jù)檢驗洗滌MnO₂的廢液中是否含硫酸根判斷；
（4）根據(jù)氯氣與熱的氫氧化鈉反應(yīng)生成氯酸鈉結(jié)合氧化還原反應(yīng)的化合價有升有降分析；
（5）根據(jù)流程中生成的，但再之前又會用到的物質(zhì)一般可以作循環(huán)使用來分析；
（6）根據(jù)質(zhì)量守恒和化學(xué)方程式計算，CO₂的物質(zhì)的量為

0.448

22.4

=0.02mol，則MnCO₃的物質(zhì)的量為0.02mol，質(zhì)量為115g/mol×0.02mol=2.3g，所以MnO的質(zhì)量為25.38g-17.4g-2.3g=5.68g；

解答： 解析：粗MnO₂（含有較多的MnO和MnCO₃）樣品中加入過量的稀硫酸，由于MnO₂不溶于硫酸，則樣品中的MnO和MnCO₃分別和硫酸反應(yīng)生成可溶性的MnSO₄，過濾得濾液Ⅰ為硫酸錳溶液，加入NaClO₃發(fā)生反應(yīng)為：5Mn²⁺+2ClO₃^-+4H₂O=5MnO₂+Cl₂↑+8H⁺，再過濾得到濾液Ⅱ和二氧化錳固體，而氯氣與熱的氫氧化鈉反應(yīng)生成氯酸鈉方程式為：3Cl₂+6NaOH=NaClO₃+NaCl+3H₂O；
（1）MnO₂作催化劑，實驗室分解氯酸鉀制氧氣的方程式為：2KClO₃

MnO2  .

△

2KCl+3O₂↑；故答案為：2KClO₃

MnO2  .

△

2KCl+3O₂↑；
（2）MnSO₄要轉(zhuǎn)化為MnO₂，需失去電子，故需要加入NaClO₃做氧化劑，依據(jù)得失電子守恒可以配平，所以反應(yīng)的化學(xué)方程式是：5MnSO₄+2NaClO₃+4H₂O=5MnO₂+Cl₂↑+Na₂SO₄+4H₂SO₄，因此反應(yīng)的離子方程式是：5Mn²⁺+2ClO₃^-+4H₂O=5MnO₂+Cl₂↑+8H⁺，故答案為：5Mn²⁺+2ClO₃^-+4H₂O=5MnO₂+Cl₂↑+8H⁺；
（3）檢驗過濾Ⅰ所得的MnO₂是否洗滌干凈的方法是取最后一次洗滌液于試管中，滴加氯化鋇溶液，若無渾濁現(xiàn)象出現(xiàn)，說明已洗滌干凈，故答案為：取最后一次洗滌液于試管中，滴加氯化鋇溶液，若無渾濁現(xiàn)象出現(xiàn)，說明已洗滌干凈；
（4）氯氣與熱的氫氧化鈉反應(yīng)生成氯酸鈉，則氯化合價從0價升高到+5價，根據(jù)氧化還原反應(yīng)的化合價有升有降，所以氯的化合價從0價降低到-1價即氯化鈉生成，根據(jù)升高總數(shù)與降低總數(shù)相等，則氯酸鈉系數(shù)為1，而氯化鈉系數(shù)為5，再結(jié)合原子守恒，方程式為：3Cl₂+6NaOH=NaClO₃+NaCl+3H₂O，故答案為：3Cl₂+6NaOH=NaClO₃+NaCl+3H₂O；
（5）根據(jù)流程最終生成氯酸鈉固體在第②步剛好也用到氯酸鈉溶液，所以可用于循環(huán)使用的物質(zhì)是NaClO₃；過濾操作和蒸發(fā)操作中都要用到的玻璃儀器是玻璃棒；故答案為：NaClO₃；玻璃棒；
（6）根據(jù)質(zhì)量守恒和化學(xué)方程式計算，CO₂的物質(zhì)的量為

0.448

22.4

=0.02mol，則MnCO₃的物質(zhì)的量為0.02mol，質(zhì)量為115g/mol×0.02mol=2.3g，所以MnO的質(zhì)量為25.38g-17.4g-2.3g=5.68g；故答案為：5.68；

點評：本題通過MnO₂的提純綜合考察了常見的基本實驗操作、氧化還原方程式的書寫、產(chǎn)物的判斷及有關(guān)計算．