Question

MnO₂在化工生产和化学实验中都有广泛的用途。我国的锰矿资源丰富，储量居世界前列。其中软锰矿的主要成分为MnO₂。某厂技术科依据反应：

MnO₂++4H⁺====Mn²⁺+2CO₂↑+2H₂O

2+5+16H⁺====2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O

通过如下实验测定软锰矿中MnO₂的质量分数。

①准确称取软锰矿样品m g于烧杯中，加入过量草酸钠（Na₂C₂O₄)和足量的稀硫酸，加热至反应完全（杂质不参加反应）；

②冷却、过滤、洗涤，洗涤液及滤液全部转移至500 mL容量瓶并定容；

③从容量瓶中取出25.00 mL溶液于锥形瓶中，以0.0200 mol·L^-1的KMnO₄标准溶液滴定，当滴入20.00 mL KMnO₄溶液时达滴定终点。

请回答下列问题：

（1）实验步骤①中草酸钠必须加入过量的目的是__________________________________。

（2）实验步骤②中若未将洗涤液（含洗涤滤出物、盛滤液的烧杯及玻棒）全部转移入容量瓶，将导致测量结果____________。（填“偏高”“偏低”或“无影响”）

（3）实验步骤③中KMnO₄标准溶液应置于____________（填“酸式”或“碱式”）滴定管中。判断达到滴定终点的现象是__________________________________________。

（4）欲实现本实验的目的，实验中还应准确获得的数据是____________。请用设定的物理量结合测定的数据表示出该软锰矿中MnO₂的质量分数：____________。

（5）完成本实验的化学原理有多种。例如：

①4MnO₂2Mn₂O₃+O₂↑;

②3MnO₂+4Al3Mn+2Al₂O₃;

③MnO₂+4HCl（浓）MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O

试从化学实验方案设计的科学性、简约性等评估，上述原理中适宜的是__________（填序号）。

Answer 1

（1）确保MnO₂完全反应

（2）偏高

（3）酸式  最后一滴KMnO₄标准溶液滴入，紫色在半分钟内不褪去

（4）草酸钠物质的量

×100%

（5）①

解析：本题是对定量实验的考查，要求我们具备完整的实验设计能力和对知识的把握能力。由两方程式看出，第一个反应是利用Na₂C₂O₄还原MnO₂为Mn²⁺,因而Na₂C₂O₄必须过量。第二个反应是用KMnO₄氧化剩余的C₂O^2-₄，由于KMnO₄的量已知，故要测定MnO₂的含量，还需知道Na₂C₂O₄的质量或物质的量。实验中要准确操作，洗涤液转移不完全，会导致KMnO₄用量减少，MnO₂含量偏高。终点的判断是利用KMnO₄自身的颜色变化来实现的，当最后一滴KMnO₄标准溶液滴入后，其紫色在半分钟内不褪去，就已达终点。测定MnO₂含量的方法有多种。可利用和浓HCl反应生成的Cl₂的量来计算，也可用铝热反应，但较好的方法是利用加热法：4MnO₂2Mn₂O₃+O₂↑此法只要称量软锰矿的质量和反应后剩余物的质量，由质量差即可求出MnO₂的质量。?

w(MnO₂)=×100%