Question

【題目】工業上利用軟錳礦（主要成分為MnO2）用來制備“錳白”（MnCO3）和電極材料錳酸鋰（LiO2·2MnO2·Mn2O3），期其工藝流程如下：

（1）“浸出”過程中SO2作用是__________。

（2）為使原料充分利用，濾液中c（Mn2+）應當小于__________mol·L-1。已知：常溫下MnCO3的Kap=9.0×10-12。

（3）寫出軟錳礦與Li2CO3發生“高溫還原”的化學方程式：____________。

（4）錳酸鋰（（LiO2·2MnO2·Mn2O3，M=362g· mol-1）中摻入LiMnO2能大幅提高電容量，實驗室測定某電極材料中兩者配比的操作步驟如下；準確稱取2.012g的試樣于錐形瓶中，加入5mL稀硫酸充分溶解；向上述所得溶液中加入10.00mL2.000mol·L-1草酸鈉（Na2C2O4）標準溶液，攪拌至溶液清亮，并定容至250mL；從容量瓶中取出25.00mL溶液，用0.01mol·L-1KMnO4標準溶液滴定，消耗KMnO4標準溶液20.00mL。

通過計算兩者物質的量之比_____（寫出計算過程）。

已知實驗中設計的相關氧化還原反應如下：

①Mn2++C2O42-→Mn2++2CO2↑②Mn4++C2O42-→Mn2++2CO2↑

③MnO4-+C2O42-+H+→Mn2++2CO2↑（均未配平）

Answer 1

【答案】⑴將MnO2還原為Mn2+

⑵3.0×10-6

⑶2Li2CO3+8MnO22Li2O·2MnO2·Mn2O3+2CO2↑+O2↑

⑷ n（KMnO4）=0.01mol·L-1×0.02L×（250÷25）=0.002mol（1分）

n（Na2C2O4）=2mol·L-1×0.01L=0.02mol（1分）

設LiO2·2MnO2·Mn2O3物質的量為x，LiMnO2的物質的量為y。

362g·mol-1×x+94g·mol-1×y=2.012g

由電子守恒：6x+y+0.02mol×5=0.04mol

解得：x=0.004mol y=0.006mol（3分）

故n（LiO2·2MnO2·Mn2O3）：n（LiMnO2）=2:3（1分）

【解析】(1)由所給流程圖可知，SO2的作用是在酸性條件下將MnO2還原為Mn2+；

(2)根據Ksp(MnCO3)=9.0×10-12，在MnCO3飽和溶液中c(Mn2+)=c(CO32-)=mol/L=3.0×10-6mol/L，為使原料充分利用，應使Na2CO3過量，故c(Mn2+)＜3.0×10-6mol/L；

(3)由流程知“高溫還原”時部分MnO2轉化成Mn2O3，則必然有O2生成，根據電子轉移守恒和元素守恒得2Li2CO3+8MnO22Li2O·2MnO2·Mn2O3+2CO2↑+O2↑；

(4)n(KMnO4)=0.01mol·L-1×0.02L×(250÷25)=0.002mol，

n(Na2C2O4)=2mol·L-1×0.01L=0.02mol，

設LiO2·2MnO2·Mn2O3物質的量為x，LiMnO2的物質的量為y。

362g·mol-1×x+94g·mol-1×y=2.012g

由電子守恒：6x+y+0.02mol×5=0.04mol

解得：x=0.004mol 、y=0.006mol；

故n(LiO2·2MnO2·Mn2O3)：n(LiMnO2)=2:3。