Question

【題目】二氧化錳在生活和化學(xué)實(shí)驗(yàn)中有廣泛應(yīng)用。海底蘊(yùn)藏著豐富的錳結(jié)核礦，其主要成分是MnO2。1991年由Allen等人研究，用硫酸淋洗后使用不同的方法可制備純凈的MnO2，其制備過程如下圖所示：

(1)步驟Ⅰ中，試劑甲必須具有的性質(zhì)是________(填序號)。

A．堿性 B．穩(wěn)定性 C．氧化性 D．還原性

(2)用惰性材料作電極，電解硫酸錳溶液制二氧化錳，寫出陽極反應(yīng)式：_____________________。步驟Ⅲ中，以KClO3為氧化劑，當(dāng)生成0.050 mol MnO2時，消耗0.10 mol·L－1的KClO3溶液200 mL，該反應(yīng)的離子方程式為____________________________________________。

(3)用100 mL 12.0 mol·L－1的濃鹽酸與足量MnO2混合后，加熱，反應(yīng)產(chǎn)生的氯氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積范圍為________________。工業(yè)上可以用實(shí)驗(yàn)室制氯氣的殘余物質(zhì)溶液吸收氯氣，獲得Mn2O3，Mn2O3廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)、印染工業(yè)等領(lǐng)域。請寫出該化學(xué)反應(yīng)的離子方程式：__________________。

(4)二氧化錳是實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的催化劑。下列是某同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究雙氧水分解實(shí)驗(yàn)方案；

實(shí)驗(yàn)	20.0 mL雙氧水溶液濃度	粉狀MnO2	溫度	待測數(shù)據(jù)
Ⅰ	5%	2.0 g	20℃
Ⅱ	5%	1.0 g	20℃
Ⅲ	10%	1.0 g	20℃
Ⅳ	ω	2.0 g	30℃

①實(shí)驗(yàn)Ⅱ和Ⅲ的結(jié)論是____________________________________________________。

②利用實(shí)驗(yàn)Ⅰ和Ⅳ探究溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，w＝________。本實(shí)驗(yàn)待測數(shù)據(jù)是______。

Answer 1

【答案】DMn2＋－2e－＋2H2O===MnO2↓＋4H＋2ClO＋5Mn2＋＋4H2O===5MnO2＋Cl2↑＋8H＋V(Cl2)<6720 mL2Mn2＋＋Cl2＋3H2O===Mn2O3＋6H＋＋2Cl－其他條件不同，反應(yīng)物濃度越大，反應(yīng)速率越快5%收集等體積氧氣所需要的時間

【解析】

(1)錳結(jié)核礦與試劑甲反應(yīng)后生成＋2價錳離子，錳元素的化合價降低，被還原，則試劑甲具有還原性，故答案為：D；

(2)電解硫酸錳溶液時，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，+2價的錳離子被氧化成二氧化錳，電極反應(yīng)式為：Mn2＋－2e－＋2H2O===MnO2↓＋4H＋；生成0.050 mol二氧化錳時，失去電子的物質(zhì)的量：0.050 mol×2＝0.100 mol；設(shè)還原產(chǎn)物中氯元素化合價為＋x，n(kClO3)＝0.2 L×0.1 mol·L－1＝0.02 mol。由電子守恒知，0.02 mol×(5－x)＝0.100 mol，x＝0，氯酸鉀被還原后產(chǎn)物為氯氣，則反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式為：2ClO＋5Mn2＋＋4H2O===5MnO2＋Cl2↑＋8H＋；故答案為：Mn2＋－2e－＋2H2O===MnO2↓＋4H＋； 2ClO＋5Mn2＋＋4H2O===5MnO2＋Cl2↑＋8H＋； (3)由于濃鹽酸的揮發(fā)、濃鹽酸變成稀鹽酸時不能與二氧化錳發(fā)生反應(yīng)，生成的氯氣體積小于理論值，濃鹽酸所含HCl的物質(zhì)的量為：12mol/L×0.1L=1.2mol/L，由反應(yīng)方程式：MnO2+4HClMnCl2+Cl2↑+2H2O可得產(chǎn)生氯氣的物質(zhì)的量理論值為：1.2mol÷4=0.3mol，其體積為：0.3mol/L×22.4L/mol=6.72L；實(shí)驗(yàn)室制氯氣的殘余物質(zhì)溶液中含有Mn2+，可被氯氣氧化為Mn2O3，反應(yīng)的離子方程式為：2Mn2＋＋Cl2＋3H2O===Mn2O3＋6H＋＋2Cl－，故答案為：V(Cl2)<6720 mL；2Mn2＋＋Cl2＋3H2O===Mn2O3＋6H＋＋2Cl－；

(4)①實(shí)驗(yàn)Ⅱ和Ⅲ的雙氧水濃度不同，其它條件均相同，則通過實(shí)驗(yàn)對比來探究濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，故答案為：其他條件不同，反應(yīng)物濃度越大，反應(yīng)速率越快；

②實(shí)驗(yàn)Ⅰ和Ⅳ的對比實(shí)驗(yàn)是探究溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響的，則其它條件須控制相同，實(shí)驗(yàn)Ⅰ中雙氧水的濃度為5%，故w＝5%；比較在不同條件下雙氧水的分解速率，可通過測定收集一定體積氣體所需要的時間或測定在相同時間內(nèi)產(chǎn)生氣體的體積來比較不同條件下反應(yīng)的快慢，故答案為：5%、收集等體積氧氣所需要的時間；