Question

【题目】用MnO2为原料可制取电极材料锰酸锂（LiMnxOy），工业上利用菱锰矿粉（MnCO3）制备MnO2的流程如图：

（1）“酸溶”过程中加入过量的硫酸目的是___。

（2）写出“电解”反应的离子反应方程式：___。

（3）为测定LiMnxOy中Mn元素的平均化合价（高于＋2价），现进行如下实验：

步骤1：取少量LiMnxOy，分成两等份，分别置于两只锥形瓶中；

步骤2：向一只锥形瓶中加入稀硝酸和双氧水，完全反应后，LiMnxOy中Mn元素转化为Mn2＋，除去过量的双氧水。调节pH，滴加指示剂，用浓度为0.400mol·L-1的EDTA标准溶液滴定，终点时消耗EDTA标准溶液20.00mL(已知：Mn2＋与EDTA反应的化学计量数之比为1∶1)；

步骤3：向另一锥形瓶中加入1.340gNa2C2O4和足量硫酸，充分反应后，用0.100mol·L-1KMnO4标准溶液滴定，到达滴定终点时消耗KMnO4标准溶液16.00mL。

步骤3实验过程中物质发生的转化如下，其中C2O42-均转化为CO2：

LiMnxOyMn2+；MnOMn2+

①步骤3滴定终点时的实验现象是___。

②计算LiMnxOy中Mn元素的平均化合价___（写出计算过程）。

Answer 1

【答案】提高锰元素的浸出率，抑制Mn2+水解 Mn2+＋2H2OMnO2↓＋2H+＋H2↑ 当加入最后一滴高锰酸钾溶液，溶液变为浅红色，且半分钟内不褪色 3.5

【解析】

工业上利用菱锰矿粉（MnCO3）制备MnO2，加入过量硫酸进行酸溶，使矿粉完全反应，提高浸出率，同时酸性环境抑制Mn2+的水解，得到硫酸锰溶液，经过电解，过滤得到MnO2，说明电解过程Mn2+转化为MnO2。

（1）“酸溶”过程中加入过量的硫酸可以提高Mn2+浸出率，同时抑制Mn2+水解；

（2）由分析可知“电解”过程Mn2+转化为MnO2，发生氧化反应，酸性环境，“电解”反应的离子反应方程式：Mn2+＋2H2O MnO2↓＋2H+＋H2↑

（3）①步骤3用KMnO4标准溶液滴定，故滴定终点时的实验现象是：当加入最后一滴高锰酸钾溶液，溶液由无色变为浅红色，且半分钟内不褪色；

②取少量LiMnxOy，分成两等份，由步骤二LiMnxOy中Mn元素转化为Mn2＋，Mn2＋与EDTA反应的化学计量数之比为1∶1，n(Mn2＋)=n(EDTA)= 0.400mol·L-1×0.02L=0.008mol，则LiMnxOy中含Mn元素0.008mol；步骤3：通过返滴定，根据氧化还原价态规律可得计量关系： 2MnO ~5Na2C2O4 ，n(MnO)= 0.100mol·L-1×0.016L=0.0016mol，消耗n(Na2C2O4)=0.004mol；2LiMnxOy ~（2y-2x-1）Na2C2O4 ~ 2xMn2＋，总共加入Na2C2O4质量1.340g，物质的量0.01mol，由高锰酸钾消耗草酸钠0.004mol，则由LiMnxOy消耗草酸钠n(Na2C2O4)=0.006mol，同时n(Mn2＋) =0.008mol，可列出，化简得4y-7x-2=0，由于氧元素的化合价为-2，则可以把等式写成2y=3.5x+1，故Mn平均化合价为+3.5。