Question

【題目】MnO2是一種重要的無機(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)計了將粗MnO2(含有較多的MnO和MnCO3)樣品轉(zhuǎn)化為純MnO2實(shí)驗(yàn)，其流程如圖：

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

（2）第②步反應(yīng)的離子方程式是_Mn2++_ClO3-+_H2O=_MnO2↓+_Cl2↑+_H+。

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

（4）若粗MnO2樣品的質(zhì)量為12.69g，第①步反應(yīng)后，經(jīng)過濾得到8.7gMnO2，并收集到0.224LCO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，則在第②步反應(yīng)中至少需要__molNaClO3。

Answer 1

【答案】MnO、MnCO3 5 2 4 5 1 8 蒸發(fā)皿 玻璃棒 NaCl 0.02

【解析】

由制備流程可知，MnO2不溶于硫酸，樣品中的MnCO3、MnO和硫酸反應(yīng)生成可溶性的MnSO4，濾液中含MnSO4；根據(jù)電子守恒可配平第②步發(fā)生的離子方程式：5Mn2++2ClO3-+4H2O=5MnO2+Cl2↑+8H+，第③步中氯氣與熱的NaOH發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成NaCl、NaClO3、水，溶液蒸發(fā)可得到固體。

(1)由制備流程可知，只有MnO2不與硫酸反應(yīng)，則MnO和MnCO3轉(zhuǎn)化為可溶性物質(zhì)；

(2)MnSO4要轉(zhuǎn)化為MnO2，要失去電子，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+；

(3)第③步屬于蒸發(fā)，所需的儀器有鐵架臺(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；

(5)由題意知樣品中的MnO和MnCO3質(zhì)量為12.69g-8.7 g=3.99g，且收集到0.224LCO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)為0.01mol，由方程式H2SO4+MnCO3=MnSO4+H2O+CO2↑可知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3.99g-1.15g=2.84g，其物質(zhì)的量為：2.84g/(71g·mol-1)=0.04mol，因此MnO和MnCO3與稀硫酸反應(yīng)時共生成MnSO4的物質(zhì)的量為0.05mol，根據(jù)方程式5MnSO4+2NaClO3+4H2O=5MnO2+Cl2↑+Na2SO4+4H2SO4，可計算出需要NaClO3的物質(zhì)的量為0.02mol。