题目内容

7.MnO2是具有多种特殊功能的材料,工业上用菱铁矿(MnCO3)为原料制备MnO2的工业流程如下:

试回答以下问题:
(1)提高水浸效率的方法有加热、搅拌(填两种).实验室里洗涤MnO2时用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒.NaClO的电子式为.
(2)反应①的化学方程式为(NH4)2SO4+MnCO3=MnSO4+2NH3↑+CO2↑+H2O.
(3)反应②生成MnO2的同时,得到一种黄绿色的气体,则该反应的离子方程式为Mn2++2ClO-=MnO2↓+Cl2↑.
(4)反应②的尾气常温下通入NaOH溶液后,生成NaClO可循环利用,若制得87gMnO2,理论上还需要补充NaClO1mol.
(5)工业上还可以将菱锰矿用硫酸直接浸取后,通过电解MnSO4和H2SO4的混合液制备MnO2,则电解时阳极的电极反应式为Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+.

分析 菱铁矿粉碎后加入硫酸铵,并加热至450℃,然后水浸得到MnSO4溶液,在MnSO4溶液中加入NaClO发生氧化还原反应可生成MnO2,
(1)提高水浸的效率,可升高温度、充分搅拌以增大接触面积,实验室里洗涤MnO2时可用烧杯、漏斗、玻璃棒等仪器;
(2)MnCO3和硫酸铵发生反应生成硫酸锰、氨气和二氧化碳;
(3)反应②生成MnO2的同时,得到一种黄绿色的气体,说明生成氯气,该反应为氧化还原反应;
(4)n(MnO2)=$\frac{87g}{87g/mol}$=1mol,结合Mn2++2ClO-=MnO2↓+Cl2↑和Cl2+2NaOH=NaCl+NaCl+H2O可计算;
(5)通过电解MnSO4和H2SO4的混合液制备MnO2,则Mn元素化合价升高,被氧化,应为阳极反应.

解答 解:菱铁矿粉碎后加入硫酸铵,并加热至450℃,然后水浸得到MnSO4溶液,在MnSO4溶液中加入NaClO发生氧化还原反应可生成MnO2,
(1)提高水浸的效率,可升高温度、充分搅拌以增大接触面积,实验室里洗涤MnO2时可用烧杯、漏斗、玻璃棒等仪器,NaClO为离子化合物,电子式为,
故答案为:加热;搅拌;烧杯、漏斗、玻璃棒;;
(2)MnCO3和硫酸铵发生反应生成硫酸锰、氨气和二氧化碳,反应的方程式为(NH4)2SO4+MnCO3=MnSO4+2NH3↑+CO2↑+H2O,利用铵根离子水解呈酸性的特点进行反应,
故答案为:(NH4)2SO4+MnCO3=MnSO4+2NH3↑+CO2↑+H2O;
(3)反应②生成MnO2的同时,得到一种黄绿色的气体,说明生成氯气,该反应为氧化还原反应,反应的离子方程式为Mn2++2ClO-=MnO2↓+Cl2↑,
故答案为:Mn2++2ClO-=MnO2↓+Cl2↑;
(4)n(MnO2)=$\frac{87g}{87g/mol}$=1mol,由Mn2++2ClO-=MnO2↓+Cl2↑可知生成1mol氯气,需要2molNaCl,由Cl2+2NaOH=NaCl+NaCl+H2O可知1molNaClO,则还需要1molNaClO,
故答案为:1;
(5)通过电解MnSO4和H2SO4的混合液制备MnO2,则Mn元素化合价升高,被氧化,应为阳极反应,电极方程式为Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+,
故答案为:Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+.

点评 本题考查物质制备实验方案的设计,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.

练习册系列答案
相关题目
12.氮及其化合物的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题.回答下列问题:
(1)已知:I.2SO2(g)+O2(g)?2SO3 (g)△H=-196.6kJ•mol-1
II.SO2(g)+NO2 (g)?SO3(g)+NO(g)△H=-41.6kJ•mol-1
则 2NO(g)+O2 (g)?2NO2 (g)△H=-113.4kJ•mol-1
(2)向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2,一定条件下发生上述反应II.
①该反应达到平衡前某段时间内,下列反应速率随时间变化的示意图中一定错误的是C.

②开始时,在两容器中分别加入:I:1molSO2(g)和1molNO2(g);II:1molSO3(g)和1mol NO(g),则达化学平衡时,该反应的平衡常数I<II(填“>”、“=”或“<”).
(3)用纯碱溶液吸收NO2时发生反应:Na2CO3+2NO2=NaNO3+NaNO2+CO2.
已知:HNO2的pKa=3.15,H2CO3的pKa1=6.37、pKa2=10.25,其中pKa=-1gKa.
①HNO2的酸性比H2CO3的酸性强(填“强”或“弱”).
②用500mL 1mol•L-1纯碱溶液吸收标准状况下11.2L NO2气体,充分发生上述反应,生成的CO2全部逸出,则反应后的溶液中所含阴离子的浓度大小顺序为c(NO3-)>c(NO2-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(HCO3-).
(4)NH3催化还原NO是目前应用最广泛的烟气脱硝技术.其反应为4NO(g)+4NH3(g)+O2(g)?4N2(g)+6H2O(g)△H=-1627.2kJ•mol-1;NO和NH3在Ag2O催化剂表面的反应活性随温度的变化曲线如图所示:

①由图可以看出,脱硝工艺应在有氧(填“有氧”或“无氧”)条件下进行.
②在有氧的条件下,随着反应温度的进一步升高,NO的转化率明显下降,NO2产率明显提高,可能的原因是温度较高时,NH3被氧气催化氧化,发生了反应4NH3+5O2═4NO+6H2O,2NO+O2═2NO2或4NH3+7O2═4NO2+6H2O.
19.氯化亚砜(SOCl2)液体是一种重要的有机合成试剂,还用于农药、医药、燃料的生产等.回答下列问题:
(1)氯化亚砜遇水会产生白雾,并产生能使品红溶液褪色的气体.①写出氯化亚砜与水反应的化学方程式:SOCl2+H2O=SO2↑+2HCl↑.
②与SOCl2中硫元素同价态的硫的含氧酸在溶液中存在三种含硫微粒,条件该含氧酸溶液的pH值,三种含硫微粒的物质的量分数(ω)随pH变化曲线如图所示:按顺序写出a、b、c代表的三种微粒的化学式H2SO3、HSO3-、SO32-;该含氧酸二级电离平衡常数Ka2=10-7.
(2)直接加热AlCl3•6H2O固体过程中会生成中间产物碱式氯化铝[Al2(OH)nCl(6-n)].
①若$\frac{m(碱式氯化铝)}{m(起始AlC{l}_{3}•6{H}_{2}O)}$×100%=40%,则n=4(结果保留整数)
②将AlCl3•6H2O固体与氯化亚砜混合后加热可得无水AlCl3,试分析氯化亚砜所起的作用:AlCl3•6H2O与SOCl2混合加热,SOCl2与AlCl3•6H2O中的结晶水作用,生成无水AlCl3及SO2和HCl气体,SOCl2吸水,产物SO2和HCl抑制AlCl3水解;
(3)SOCl2不稳定,加热到一定温度可分解生成Cl2、SO2、S2Cl2(常温下呈液态),写出分解的方程式:4SOCl2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cl2↑+2SO2↑+S2Cl2,当转移3mol电子时,所得氧化产物的物质的量为1.5mol.
(4)一种新型超级可充电电池以金属锂和SOCl2分别作负极、正极的活性物质,电解液为LiAlCl4-SOCl2,放电时生成LiCl、S、SO2,写出充电时阳极电极反应式:4Cl-+S+SO2-4e-=2SOCl2.
17.某同学看到“利用零价铁还原NO3-脱除地下水中硝酸盐”的相关资料后,利用如下装置探究铁粉与KNO3溶液的反应.实验过程如下:
i.打开弹簧夹,缓慢通入N2,并保持后续反应均在N2氛围中进行;
ii.加入pH 已调至2.5 的 0.01mol•L-1KNO3酸性溶液100mL,一段时间后铁粉部分溶解,
溶液逐渐变为浅绿色;待铁粉不再溶解,静置后发现,剩余固体表面有少量白色物
质附着;
iii.过滤剩余固体时,表面的白色物质变为红褐色;
iv.检测到滤液中存在NO3-、NH4+和Fe2+.
(1)通入N2并保持后续反应均在N2 氛围中进行的实验目的是避免空气中氧气对Fe与NO3-离子反应的干扰.
(2)白色物质是Fe(OH)2,用化学方程式解释其变为红褐色的原因:4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3.
(3)用K3[Fe(CN)6]检验滤液中Fe2+的实验方案是取滤液,加入几滴K3[Fe(CN)6]溶液,有蓝色沉淀生成,证明滤液中存Fe2+,.
(4)取少量滤液,向其中加入几滴KSCN 溶液,无明显现象;再加入几滴稀硫酸,溶液呈红色.溶液变成红色的原因是溶液中存在Fe2+、NO3-离子,加入硫酸,发生反应:3Fe2++NO3-+4H+=3Fe3++NO↑+2H2O,生成的Fe3+和SCN-反应使溶液呈红色.
(5)该同学进一步查阅资料发现,用铁粉、碳粉的混合物脱除硝酸盐,效果更佳.他用上述KNO3溶液继续设计如下实验,探究碳粉的作用
假设实验操作现象及结论
假设1:碳粉可用作还原剂,脱除硝酸盐向烧杯中加入
碳粉一段时间后,测定烧杯中NO3-的浓度
NO3-浓度无明显变化,说明假设不成立
假设2:碳粉、铁粉形成无数个微小的原电池,促进了硝酸盐的脱除按下图所示组装实验装置,一段时间后,测定NO3-浓度

Fe电极部分溶解,电流计指针偏转,说明假设2成立
③关于碳粉的作用,还可以提出的假设是碳粉作为催化剂,提高脱除硝酸盐反应速率.

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网