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(jì)了將粗MnO2（含有較多的MnO和MnCO3）樣品轉(zhuǎn)化為純MnO2實(shí)驗(yàn)，其流程如下：

（1）第①步加稀H2SO4時(shí)，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________________________________________。

（3）已知第③步蒸發(fā)得到的固體中有NaClO3和NaOH外，還含有一種固體，則第③步反應(yīng)的離子方程式為______________________________________________________________。

（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8.7g MnO2，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____________mol NaClO3。

Answer 1

【答案】 MnO、 MnCO3 5Mn2+＋2ClO3-＋4H2O=5MnO2＋Cl2↑＋8H+ 3Cl2+6OH-=ClO3-+5Cl-+3H2O 0.02mol

【解析】由制備流程可知，MnO2不溶于硫酸，樣品中的MnO和MnCO3分別和硫酸反應(yīng)生成可溶性的MnSO4，濾液中含MnSO4，第②步發(fā)生5MnSO4+2NaClO3+4H2O=5MnO2+Cl2↑+Na2SO4+4H2SO4，第③步中發(fā)生氯氣與熱的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)只有MnO2不與硫酸反應(yīng)，則MnO、MnCO3轉(zhuǎn)化為可溶性物質(zhì)；

(2)第②步是加入的NaClO3氧化溶液中的Mn2+生成MnO2，由電子、電荷守恒可知，發(fā)生的離子反應(yīng)為5Mn2++2ClO3-+4H2O=5MnO2+Cl2↑+8H+；

(3)第③屬于蒸發(fā)，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，則發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為3Cl2+6OH-=ClO3-+5Cl-+3H2O；

(4)根據(jù)質(zhì)量守恒和化學(xué)方程式計(jì)算，CO2的物質(zhì)的量為0.01mol，則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=0.04mol，因此與稀硫酸反應(yīng)時(shí)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(jì)算出需要NaClO3的物質(zhì)的量為0.02mol。