题目内容
12.MnO2是一种重要的无机功能材料,蕴藏在海底的丰富的锰结核矿的主要成分是MnO2,工业上从锰结核矿中制取纯净的MnO2的工艺流程如图所示:(1)为提高硫酸淋洗效果,需要对富集后的矿石进行粉碎处理,其目的是加快硫酸的浸取速率步骤Ⅰ中,试剂甲必须具有的性质是b.
a.氧化性 b.还原性 c.酸性
(2)步骤Ⅱ中,以NaClO3为氧化剂,当生成0.05mol MnO2时,消耗0.10mol•L-1的NaClO3溶液200mL,该反应的离子方程式为2ClO3-+5Mn2++4H2O=5MnO2+Cl2↑+8H+.已知溶液B中的物质之一NaClO3可循环用于上述生产,试写出A与NaOH反应生成B的化学方程式:3Cl2+6NaOH=5NaCl+NaClO3+3H2O.
(3)电解步骤Ⅰ所得溶液也可得到MnO2,写出阳极Mn2+生成MnO2的电极方程式Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+,阴极生成的气体产物是H2.
分析 (1)工业上从锰结核中制取纯净的MnO2工艺流程中,先选矿富集,锰结核为锰的氧化物与其它金属氧化物的混合物,加入稀硫酸和试剂甲发生反应生成Mn2+,说明发生了氧化还原反应生成锰离子,则甲为还原剂,在溶液中加入NaClO3反应生成MnO2、水和气体A等,A和热氢氧化钠溶液反应生成溶液B,溶液B中的产物之一(Q)可循环用于上述生产证明Q为NaClO3,则A为Cl2,B为氯化钠、氯酸钠的溶液,二氧化锰不溶于水,得到MnO2,对矿石进行粉碎可提高淋洗效果,加快硫酸的浸取速率;
(2)步骤Ⅱ中,以NaClO3为氧化剂,当生成0.050mol MnO2时,消耗0.10mol•L-1 的NaClO3溶液200mL,利用电子守恒确定还原产物,以此书写离子反应;氯气与NaOH反应可得到NaCl与氯的含氧酸盐,由工艺流程图及A中含有可用于循环生产的物质知,氯的含氧酸盐为NaClO3(即是Q),由此可写出相应的方程式;由于NaClO3先需要转化为氯气,而Cl2与NaOH反应时有一部分氯元素转化为NaCl,故需要补充NaClO3;
(3)步骤I所得溶液为MnSO4,锰离子在阳极被氧化为MnO2;阴极为水电离出的氢离子得到电子生成氢气.
解答 解:(1)①为提高硫酸淋洗效果,加快硫酸的浸取速率,需要对富集后的矿石进行粉碎处理,试剂甲可以把锰元素还原为最低价锰离子,应具有还原性,
故答案为:加快硫酸的浸取速率;b;
(2)步骤Ⅲ中,以NaClO3为氧化剂,当生成0.050mol MnO2时,消耗0.10mol•L-1 的NaClO3溶液200mL,设还原产物中Cl的化合价为x,
则由电子守恒可知,0.05mol×(4-2)=0.1mol/L×0.2L×(5-x),解得x=0,即生成氯气,则离子反应为2ClO3-+5Mn2++4H2O=5MnO2+Cl2↑+8H+,
上述分析可知,A与氢氧化钠溶液反应为氯气与NaOH反应可得到NaCl与氯的含氧酸盐,反应的化学方程式为:3Cl2+6NaOH=5NaCl+NaClO3+3H2O,
故答案为:2ClO3-+5Mn2++4H2O=5MnO2+Cl2↑+8H+;3Cl2+6NaOH=5NaCl+NaClO3+3H2O;
(3)步骤I所得溶液为MnSO4,锰离子在阳极被氧化,反应为:Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+,阴极氢离子得到电子:2H++2e-=H2↑,
故答案为:Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+;H2.
点评 本题考查了物质的分离提纯方法和流程分析判断,主要是物质性质和实验基本操作的理解应用,氧化还原反应产物的分析,掌握基础是关键,题目难度中等.
A. | 可以用单位时间内CaCO3质量的减少表示该反应的反应速率 | |
B. | 可以用单位时间内生成H2的物质的量表示该反应的反应速率 | |
C. | 可以用单位时间内溶液中Ca2+浓度的增加表示该反应的反应速率 | |
D. | 可以用单位时间内CaCO3浓度的变化表示该反应的反应速率 |
A. | m+n>p | B. | x点的速率关系为v正>v逆 | ||
C. | n>p | D. | x点比y点混合物反应速率快 |
A. | 分子式为C13H20O | |
B. | 该化合物可发生加聚反应 | |
C. | 1 mol该化合物完全燃烧消耗18molO2 | |
D. | 该物质能使溴水和酸性KMnO4溶液褪色 |
化学键 | H-H | Cl-Cl | H-Cl |
键能∕(kJ•mol-1) | 436 | 243 | 431 |
A. | 0.5 H2(g)+0.5 Cl2(g)═HCl(g)△H=-91.5 kJ•mol-1 | |
B. | H2(g)+Cl2(g)═2HCl(g)△H=-183 kJ•mol-1 | |
C. | 0.5 H2(g)+0.5 Cl2(g)═HCl(g)△H=+91.5 kJ•mol-1 | |
D. | 2HCl(g)═H2(g)+Cl2(g)△H=+183 kJ•mol-1 |