Question

13．MnO₂是一种重要的无机功能材料．某研究性学习小组设计了将粗MnO₂ （含有较多的MnO和MnCO₃）样品转化为纯净MnO₂的实验，其流程如图：

请回答下列问题：
（1）第①步加硫酸时，粗MnO₂样品中的MnO和MnCO₃转化为（填化学式）MnSO₄．
（2）第①步反应中的硫酸能否用盐酸代替？否（填“能”或“否”），理由是盐酸能被二氧化锰氧化成氯气．
（3）第②步发生反应的离子方程式为5Mn²⁺+2ClO₃^-+4H₂O=5MnO₂+Cl₂↑+8H⁺．
（4）取17.4g MnO₂与200g 36.5%的浓盐酸（足量）反应，将反应后剩余的溶液用水稀释至500mL，稀释后溶液中Cl^-的物质的量浓度为3.2mol/L．

Answer 1

分析 由制备流程可知，MnO₂不溶于硫酸，样品中的MnO和MnCO₃分别和硫酸反应生成可溶性的MnSO₄，滤液中含MnSO₄，第②步发生5MnSO₄+2NaClO₃+4H₂O=5MnO₂+Cl₂↑+Na₂SO₄+4H₂SO₄，第③步中发生氯气与热的NaOH发生氧化还原反应生成NaCl、NaClO₃、水，溶液蒸发可得到固体，
（1）MnO₂不溶于硫酸，样品中的MnO和MnCO₃分别和硫酸反应生成可溶性的MnSO₄；
（2）盐酸可以被二氧化锰氧化成氯气，据此答题；
（3）依据得失电子守恒和质量守恒可写出离子方程式；
（4）根据反应方程式MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，可计算反应中消耗的氯离子，再根据c=$\frac{n}{V}$计算浓度；

解答 解：由制备流程可知，MnO₂不溶于硫酸，样品中的MnO和MnCO₃分别和硫酸反应生成可溶性的MnSO₄，滤液中含MnSO₄，第②步发生5MnSO₄+2NaClO₃+4H₂O=5MnO₂+Cl₂↑+Na₂SO₄+4H₂SO₄，第③步中发生氯气与热的NaOH发生氧化还原反应生成NaCl、NaClO₃、水，溶液蒸发可得到固体，
（1）MnO₂不溶于硫酸，所以加稀硫酸时样品中的MnO和MnCO₃分别和硫酸反应生成可溶性的MnSO₄，所以粗MnO₂样品中的MnO和MnCO₃转化为可溶性物质，
故答案为：MnSO₄；
（2）盐酸可以被二氧化锰氧化成氯气，所以不能用盐酸代替硫酸，
故答案为：否；盐酸能被二氧化锰氧化成氯气；
（3）MnSO₄要转化为MnO₂，需失去电子，故需要加入NaClO₃做氧化剂，依据得失电子守恒可以配平，所以反应的化学方程式是：5MnSO₄+2NaClO₃+4H₂O=5MnO₂+Cl₂↑+Na₂SO₄+4H₂SO₄，因此反应的离子方程式是：5Mn²⁺+2ClO₃^-+4H₂O=5MnO₂+Cl₂↑+8H⁺，
故答案为：5Mn²⁺+2ClO₃^-+4H₂O=5MnO₂+Cl₂↑+8H⁺；
（4）17.4g MnO₂的物质的量为0.2mol，根据方程式MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O可知，0.2molMnO₂能消耗Cl^-0.4mol，所以溶液中剩余的Cl^-的物质的量为=$\frac{200×36.5%}{36.5}$mol-0.4mol=1.6mol，所以稀释后溶液中Cl^-的物质的量浓度为$\frac{1.6mol}{0.5L}$=3.2mol/L，
故答案为：3.2mol/L．

点评 本题考查混合物分离、提纯的实验方案的设计，为高频考点，把握流程中发生的化学反应及混合物分离方法为解答的关键，侧重分析能力及推断能力的考查，题目难度不大．