题目内容


MnO2是重要化学物质,某学习小组设计了将粗MnO2(含有较多的MnO、MnCO3和Fe2O3)样品转化为纯MnO2实验,其流程如下:

按要求回答下列问题

(1)第②步操作中,氧化性强弱顺序:ClO3﹣ >  MnO2 (填“>”“<”),当NaClO3转移2mol电子时,生成的氧化产物的物质的量为 1 mol.NaClO3在常温下能够与盐酸反应生成氯气,该反应的离子方程式为 ClO3﹣+5Cl﹣+6H+=3Cl2↑+3H2O .

(2)第④步操作中,最终得到的固体除NaClO3外,还一定含有下列物质中的 ad 

a.NaCl       b.NaClO        c.NaClO4       d.NaOH

(3)MnO2是碱性锌锰电池的正极材料,则碱性锌锰电池放电时,正极的电极反应式是: MnO2+H2O+e﹣═MnOOH+OH﹣ .

(4)为得到纯净的MnO2,须将过滤后的MnO2合并后进行洗涤,判断是否洗涤干净可选用的试剂是 氯化钡溶液 (填写一组即可).工业上可以以石墨为电极电解酸化的硫酸锰制取二氧化锰,该反应的阳极反应式为 Mn2+﹣2e﹣+2H2O=MnO2+4H+ .


考点:

物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用;氧化性、还原性强弱的比较;电极反应和电池反应方程式;常见化学电源的种类及其工作原理..

专题:

氧化还原反应专题;电化学专题.

分析:

粗MnO2(含有较多的MnO、MnCO3和Fe2O3)样品中加入过量的稀硫酸,由于MnO2不溶于硫酸,则样品中的MnO和MnCO3分别和硫酸反应生成可溶性的MnSO4,过滤得滤液为硫酸锰溶液,加入NaClO3发生反应为:5Mn2++2ClO3﹣+4H2O=5MnO2+Cl2↑+8H+,再过滤得到滤液和二氧化锰固体,而氯气与热的氢氧化钠反应生成氯酸钠方程式为:3Cl2+6NaOH=NaClO3+NaCl+3H2O,

(1)氧化还原反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性;根据方程式转移电子数计算生成的氧化产物的物质的量;NaClO3在常温下与盐酸反应生成氯气,根据原子守恒和得失电子守恒写出方程式;

(2)第④步操作中NaOH过量,结合方程式分析;

(3)根据原电池工作原理判断正极发生还原反应,然后根据总反应写出正极的电极反应式;

(4)若沉淀没有洗涤干净,则滤液中含有硫酸根离子;电解时,Mn2+在阳极失电子生成MnO2.

解答:

解:粗MnO2(含有较多的MnO、MnCO3和Fe2O3)样品中加入过量的稀硫酸,由于MnO2不溶于硫酸,则样品中的MnO和MnCO3分别和硫酸反应生成可溶性的MnSO4,过滤得滤液为硫酸锰溶液,加入NaClO3发生反应为:5Mn2++2ClO3﹣+4H2O=5MnO2+Cl2↑+8H+,再过滤得到滤液和二氧化锰固体,而氯气与热的氢氧化钠反应生成氯酸钠方程式为:3Cl2+6NaOH=NaClO3+NaCl+3H2O,

(1)已知5Mn2++2ClO3﹣+4H2O=5MnO2+Cl2↑+8H+,ClO3﹣作氧化剂,MnO2作氧化产物,则氧化性:ClO3﹣>MnO2;当NaClO3转移2mol电子时,消耗NaClO3为0.4mol,则生成MnO2为1mol;NaClO3在常温下与盐酸反应生成氯气,其反应的离子方程式为:ClO3﹣+5Cl﹣+6H+=3Cl2↑+3H2O;

故答案为:>;1;ClO3﹣+5Cl﹣+6H+=3Cl2↑+3H2O;

(2)第④步操作中NaOH过量,发生的反应为:3Cl2+6NaOH=NaClO3+NaCl+3H2O,则最终得到的固体除NaClO3外,还有NaOH和NaCl;

故答案为:ad;

(3)原电池中负极失去电子,正极得到电子,因此碱性锌锰电池放电时,正极是二氧化锰得到电子,则电极反应式为:MnO2+H2O+e﹣=MnO(OH)+OH﹣,

故答案为:MnO2+H2O+e﹣═MnOOH+OH﹣;

(4)若沉淀没有洗涤干净,则滤液中含有硫酸根离子,检验硫酸根离子选用氯化钡溶液;电解时,Mn2+在阳极失电子生成MnO2,其电极方程式为;Mn2+﹣2e﹣+2H2O=MnO2+4H+;

故答案为:氯化钡溶液;Mn2+﹣2e﹣+2H2O=MnO2+4H+.

点评:

本题考查物质的分离与提纯方法的综合应用,题目难度中等,把握流程中发生的化学反应及原电池和电解池原理为解答的关键,注意掌握化学实验基本操作方法,试题侧重分析能力及推断能力的考查.

 

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