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，寫出產生CO2這一步的化學方程式 。

（2）第②步反應的離子方程式是 。

（3）第③步蒸發操作必需的儀器有鐵架臺（含鐵圈）、酒精燈、玻璃棒、 ，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）若粗MnO2樣品的質量為12.69g，第①步反應后，經過濾得到8.7g MnO2，并收集到0.224L CO2（標準狀況下），則在第②步反應中至少需要 mol NaClO3。

Answer 1

【答案】（1）MnO和MnCO3MnCO3+H2SO4=MnSO4+CO2↑+H2O

（2）2ClO3－+5Mn2++4H2O=5MnO2+Cl2↑+8H+

（3）蒸發皿 NaCl（4）0.02

【解析】試題分析：

（1）第①步加稀H2SO4時，粗MnO2中的MnO和MnCO3能溶解為Mn2+，MnO溶于稀H2SO4為金屬氧化物與酸的反應，MnCO3溶于稀H2SO4為金屬的碳酸鹽與酸的反應，將產生二氧化碳，則有反應方程式：MnCO3+H2SO4=MnSO4+CO2↑+H2O。

（2）根據流程圖可知，第②步為NaClO3將Mn2+氧化為MnO2，本身被還原為Cl2，則有反應方程式：2ClO3－+5Mn2++4H2O=5MnO2+Cl2↑+8H+。

（3）第③步蒸發操作必需的儀器有鐵架臺（含鐵圈）、酒精燈、玻璃棒、蒸發皿。根據氧化還原反應可知，Cl2生成NaClO3時化合價升高，則必然有化合價降低，即Cl2生成NaCl，由此可得知蒸發得到的固體中有NaClO3、NaCl及為反應完的NaOH。

（4）第①步反應后，收集到0.224L CO2（標準狀況下），則根據MnCO3+H2SO4=MnSO4+CO2↑+H2O可知，n(MnCO3)=n(CO2)==0.01mol，m(MnCO3)=n(MnCO3)×M(MnCO3)=0.01mol×115g/mol=1.15g，則原樣品中MnO的質量=12.69g－1.15g－8.7g =2.84g。n(MnO)===0.04mol。由此可得第①步反應后的濾液中n(Mn2+)=0.05mol，根據2ClO3－+5Mn2++4H2O=5MnO2+Cl2↑+8H+可知，至少需要0.02mol NaClO3。