Question

【題目】MnO2是一種重要的無機功能材料，粗MnO2的提純是工業生產的重要環節。某研究性學習小組設計了將粗MnO2(含有較多的MnO和MnCO3)樣品轉化為純MnO2的實驗，其流程如下：

(1)第①步加稀H2SO4時，粗MnO2樣品中的 (寫化學式)轉化為可溶性物質。

(2)寫出濾液a與NaClO3溶液反應的離子方程式: 。

(3)第③步蒸發操作必需的儀器有鐵架臺(含鐵圈)、 、 、 ，已知蒸發得到的固體中有NaClO3和NaOH，則一定還含有 (寫化學式)。

(4)該流程中可以循環利用的物質是 和 。

(5)若粗MnO2樣品的質量為13.40g，加入稀H2SO4后，經過濾得到8.7g MnO2，并收集到0.224 L CO2(標準狀況下)，則濾液a與NaClO3溶液反應時至少需要 mol NaClO3才能將濾液a中的Mn2+完全轉化為MnO2。

Answer 1

【答案】（1）MnCO3；MnO

（2）5Mn2++2ClO3-+4H2O=Cl2↑+5MnO2↓+8H+

（3）蒸發皿；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，所以加稀硫酸時樣品中的MnO和MnCO3分別和硫酸反應生成可溶性的MnSO4，所以粗MnO2樣品中的MnO和MnCO3轉化為可溶性物質，故答案為：MnO和MnCO3；

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

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

（4）由工藝流程圖可以看出，循環利用的是H2SO4和NaClO3。

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