Question

MnO₂是一种重要的催化剂．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MnO₂实验，其流程如下：

（1）写出1个用二氧化锰作催化剂的化学反应方程式

 

．
（2）第②步反应的离子反应方程式为

 

．
（3）检验过滤Ⅰ所得的MnO₂是否洗涤干净的方法是

 

．
（4）第③步反应的化学反应方程式为

 

．
（5）上述流程中可用于循环使用的物质是

 

（填化学式）；过滤操作和蒸发操作中都要用到的玻璃仪器是

 

．
（6）若粗MnO₂样品的质量为25.38g，第①步反应后，经过滤得到17.4g MnO₂，并收集到0.448LCO₂（标准状况下），则样品中所含的MnO质量为

 

g．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：粗MnO₂（含有较多的MnO和MnCO₃）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Ⅰ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Ⅱ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，以此解答；
（1）MnO₂作催化剂，实验室分解氯酸钾制氧气；
（2）依据得失电子守恒和质量守恒可写出离子方程式；
（3）根据检验洗涤MnO₂的废液中是否含硫酸根判断；
（4）根据氯气与热的氢氧化钠反应生成氯酸钠结合氧化还原反应的化合价有升有降分析；
（5）根据流程中生成的，但再之前又会用到的物质一般可以作循环使用来分析；
（6）根据质量守恒和化学方程式计算，CO₂的物质的量为

0.448

22.4

=0.02mol，则MnCO₃的物质的量为0.02mol，质量为115g/mol×0.02mol=2.3g，所以MnO的质量为25.38g-17.4g-2.3g=5.68g；

解答： 解析：粗MnO₂（含有较多的MnO和MnCO₃）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Ⅰ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Ⅱ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）MnO₂作催化剂，实验室分解氯酸钾制氧气的方程式为：2KClO₃

MnO2  .

△

2KCl+3O₂↑；故答案为：2KClO₃

MnO2  .

△

2KCl+3O₂↑；
（2）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⁺；
（3）检验过滤Ⅰ所得的MnO₂是否洗涤干净的方法是取最后一次洗涤液于试管中，滴加氯化钡溶液，若无浑浊现象出现，说明已洗涤干净，故答案为：取最后一次洗涤液于试管中，滴加氯化钡溶液，若无浑浊现象出现，说明已洗涤干净；
（4）氯气与热的氢氧化钠反应生成氯酸钠，则氯化合价从0价升高到+5价，根据氧化还原反应的化合价有升有降，所以氯的化合价从0价降低到-1价即氯化钠生成，根据升高总数与降低总数相等，则氯酸钠系数为1，而氯化钠系数为5，再结合原子守恒，方程式为：3Cl₂+6NaOH=NaClO₃+NaCl+3H₂O，故答案为：3Cl₂+6NaOH=NaClO₃+NaCl+3H₂O；
（5）根据流程最终生成氯酸钠固体在第②步刚好也用到氯酸钠溶液，所以可用于循环使用的物质是NaClO₃；过滤操作和蒸发操作中都要用到的玻璃仪器是玻璃棒；故答案为：NaClO₃；玻璃棒；
（6）根据质量守恒和化学方程式计算，CO₂的物质的量为

0.448

22.4

=0.02mol，则MnCO₃的物质的量为0.02mol，质量为115g/mol×0.02mol=2.3g，所以MnO的质量为25.38g-17.4g-2.3g=5.68g；故答案为：5.68；

点评：本题通过MnO₂的提纯综合考察了常见的基本实验操作、氧化还原方程式的书写、产物的判断及有关计算．