题目内容

17．MnO2又名黑锰矿，主要用于生产优质软磁铁氧体．MnO2的合成方法按制备工艺中所用原料的不同，分为固相合成和液相合成．已知：MnO2不溶于水，其中锰的价态有+2价，也可能有+3价和+4价．

请回答下列问题：
（1）若Mn3O4中锰的价态看作由+2和+4价组成，写出它由氧化物形成的表达式：2MnO•MnO2或MnO2•2MnO．
（2）MnOOH中锰的价态为+3价，写出②的化学方程式：12Mn2O3+CH4═8Mn3O4+CO2+2H2O．
（3）将（NH4）2SO4溶于水使锰的悬浊液显酸性，随即缓慢地产生气泡，试用相应的离子方程式解释原因：Mn+2NH4++2H2O=Mn2++H2↑+2NH3•H2O．过滤出的Mn（OH）2需要洗涤，简要说明洗涤沉淀的操作过程：向过滤器中加蒸馏水浸没沉淀，待水自然流出后，重复上述操作2-3次．
（4）若③中收集到672mL（标准状况下）的H2，则理论上可以得到2.29g Mn3O4．

分析 由制备流程可知，MnOOH焙烧Mn2O3，②中发生12Mn2O3+CH4$\frac{\underline{\;250-500℃\;}}{\;}$8Mn3O4+CO2+2H2O，Mn3O4中锰的价态看作由+2和+4价组成，可写成2MnO•MnO2，金属锰的悬浊液与硫酸铵发生反应为Mn+2NH4++2H2O=Mn2++H2↑+2NH3•H2O，过滤出的Mn（OH）2需要洗涤，在空气中加热生成Mn3O4，以此来解答．

解答 解：由制备流程可知，MnOOH焙烧Mn2O3，②中发生12Mn2O3+CH4$\frac{\underline{\;250-500℃\;}}{\;}$8Mn3O4+CO2+2H2O，Mn3O4中锰的价态看作由+2和+4价组成，可写成2MnO•MnO2，金属锰的悬浊液与硫酸铵发生反应为Mn+2NH4++2H2O=Mn2++H2↑+2NH3•H2O，过滤出的Mn（OH）2需要洗涤，在空气中加热生成Mn3O4，
（1）若Mn3O4中锰的价态看作由+2和+4价组成，它由氧化物形成的表达式2MnO•MnO2或MnO2•2MnO，故答案为：2MnO•MnO2或MnO2•2MnO；
（2）O为-2价，H为+1价，由化合物中正负化合价的代数和为0可知，MnOOH中锰的价态为+3；②的化学方程式为12Mn2O3+CH4═8Mn3O4+CO2+2H2O，
故答案为：+3；12Mn2O3+CH4═8Mn3O4+CO2+2H2O；
（3）将（NH4）2SO4溶于水使锰的悬浊液显酸性，随即缓慢地产生气泡，用相应的离子方程式解释原因为Mn+2NH4++2H2O=Mn2++H2↑+2NH3•H2O；过滤出的Mn（OH）2需要洗涤，简要说明洗涤沉淀的操作过程为向过滤器中加蒸馏水浸没沉淀，待水自然流出后，重复上述操作2-3次，
故答案为：Mn+2NH4++2H2O=Mn2++H2↑+2NH3•H2O；向过滤器中加蒸馏水浸没沉淀，待水自然流出后，重复上述操作2-3次；
（4）由Mn+2NH4++2H2O=Mn2++H2↑+2NH3•H2O、6Mn（OH）2+O2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Mn3O4+6H2O可知，存在3H2～Mn3O4，则③中收集到672mL（标准状况下）的H2，则理论上可以得到Mn3O4的质量为$\frac{0.672L}{22.4L/mol}$×$\frac{1}{3}$×229g/mol=2.29g，故答案为：2.29．

点评 本题考查物质的制备实验，为高频考点，把握制备流程中的反应、物质的性质、实验技能为解答的关键，侧重分析与实验能力的考查，题目难度中等．

练习册系列答案
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7．下列实验方案能达到实验目的是（　　）
选项实验方案实验目的或结论
A取一个小木条，放入饱和硅酸钠溶液中，充分吸湿、浸透，取出稍沥干后，置于酒精灯外焰处，木条未燃烧证明硅酸钠可作木材防火剂
B向取好未知浓度氢氧化钠溶液的锥形瓶中加入2mL酚酞，然后进行正确滴定，最后一滴盐酸滴入，溶液由红色变为无色且半分钟不恢复准确判断已知浓度的盐酸滴定未知浓度的氢氧化钠溶液的滴定的终点
C向装有石灰石的简易启普发生器中加入浓醋酸，将产生的气体先通入饱和碳酸氢钠溶液，再通入苯酚钠溶液中，苯酚钠溶液产生浑浊酸性：醋酸＞碳酸＞苯酚
D向盛有苯酚的浓溶液的试管里逐滴加入稀溴水，边滴边振荡苯酚的定性检验
A．AB．BC．CD．D
8．设NA表示阿伏加德罗常数的值．下列说法正确的是（　　）
A．1 molNaN3所含阴离子总数为3NA
B．常温常压下，28 g乙烯气体中σ键与π键数目之和为6NA
C．标准状况下，22.4L C12通入到足量FeBr2溶液中，被氧化的Br-数目为2NA
D．500 mL 18 mol/L的H2SO4溶液与足量Cu共热，电子转移数目为9NA
5．短周期元素A、B、C、D、E的原子序数依次增大，A是原子半径最小的元素，B是地壳中含量最多的元素，A与C同主族，C、D两原子的电子数之和为A、B两原子的电子数之和的3倍．下列叙述正确的是（　　）
A．氢化物的热稳定性：D＞E
B．原子半径：A＜B＜C＜D＜E
C．B与C形成的化合物中不可能含共价键
D．最高价氧化物对应的水化物酸性最强的是E
12．依曲替酯可以由原料X经过多步反应合成得到：

下列说法正确的是（　　）
A．X与Y互为同分异构体
B．X与Y均不能使酸性KMnO4溶液褪色
C．在光照条件下，依曲替酯中的苯环能与Cl2发生取代反应
D．依曲替酯中所有不饱和键均能与溴发生加成反应
2．自然界存在的元素中，金属元素种类更多，非金属元素丰度更大．
I．80%左右的非金属元素在现代技术包括能源、功能材料等领域占有极为重要的地位．
（1）氮及其化合物与人类生产、生活息息相关，基态N原子中电子在2p轨道上的排布遵循的原则是洪特规则，N2F2分子中N原子的杂化方式是sp2杂化，1mol N2F2含有3个σ键．
（2）高温陶瓷材料Si3N4晶体中键角N-Si-N＞Si-N-Si（填“＞”“＜”或“=”），原因是Si3N4晶体中Si原子周围有4个N原子，Si原子为sp3杂化，N-Si-N键角为109°28′，N原子周围连接3个Si原子，含有1对孤对电子，N原子为sp3杂化，但孤对电子对成键电子对的排斥作用更大，使得Si-N-Si键角小于109°28′．
II．金属元素在现代工业中也占据极其重要的地位，如以古希腊神话中“泰坦”（Titan）的名字命名的钛（Titanium）元素，意指“地球的儿子”，象征此物力大无穷．钛也被称为“未来的钢铁”，具有质轻，抗腐蚀，硬度大，是宇航、航海、化工设备等的理想材料，是一种重要的战略资源，越来越受到各国的重视．
（1）基态钛原子核外共有22种运动状态不相同的电子．金属钛晶胞如下图1所示，为六方最密堆积（填堆积方式）．
（2）纳米TiO2是一种应用广泛的催化剂，其催化的一个实例如下图2．化合物乙的沸点明显高于化合物甲，主要原因是化合物乙分子间形成氢键．化合物乙中采取sp3杂化的原子的电负性由大到小的顺序为O＞N＞C．
（3）钙钛矿晶体的结构如图3所示．假设把氧离子看做硬球接触模型，钙离子和钛离子填充氧离子的空隙，氧离子形成正八面体，钛离子位于正八面体中心，则一个钛离子被6个氧离子包围；钙离子位于立方晶胞的体心，一个钙离子被12个氧离子包围．钙钛矿晶体的化学式为CaTiO3．若氧离子半径为a pm，则钙钛矿晶体中两个钛离子间最短距离为2$\sqrt{2}$apm，钛离子与钙离子间最短距离为$\sqrt{6}$apm．
9．向A、B、C和D四支试管中的溶液分别进行表中的操作，通过观察到的实验现象得出的结论正确的是（　　）
操作现象结论
A①滴加稀HNO3
②滴加BaCl2溶液		无明显现象
白色沉淀		原溶液一定含SO${\;}_{4}^{2-}$
B滴加稀盐酸有大量气泡产生原溶液一定含CO${\;}_{3}^{2-}$
C①滴加稀HCl
②滴加AgNO3溶液		无明显现象
白色沉淀		原溶液一定含Cl-
D①滴加KCSN溶液
②滴加氯水		无明显现象
溶液呈红色		原溶液一定含Fe2+
A．AB．BC．CD．D
6．乙二醛（OHC-CHO）是一种重要的精细化工产品
工业生产乙二醛 
（1）乙醛（CH3CHO）液相硝酸氧化法 
在Cu（NO3）2催化下，用稀硝酸氧化乙醛制取乙二醛，反应的化学方程式为3CH3CHO+4HNO3$\stackrel{Cu（NO_{3}）_{2}}{→}$3OHC-CHO+4NO↑+5H2O．该法具有原料易得、反应条件温和等优点，但也存在比较明显的缺点是生成的NO会污染空气，硝酸会腐蚀设备． 
（2）乙二醇（HOCH2CH2OH）气相氧化法  
已知：OHC-CHO（g）+2H2（g）?HOCH2CH2OH（g）△H=-78kJ•mol-1 K1 
 2H2（g）+O2（g）?2H2O（g）△H=-484kJ•mol-1  K2
 乙二醇气相氧化反应HOCH2CH2OH（g）+O2（g）?OHC-CHO（g）+2H2O（g）的△H=-406kJ•mol-1．相同温度下，该反应的化学平衡常数K=$\frac{{K}_{2}}{{K}_{1}}$（用含K1、K2的代数式表示）．
9．部分化学键的键能数据如表：
化学键H-HF-FH-FH-ClH-1
E（kJ/mol）436.0157568431.8298.7
利用表中信息判断下列说法错误的是（　　）
A．表中最稳定的化学键是H-F
B．431.8 kJ/mol＞E（H-Br）＞298.7 kJ/mol
C．H2（g）→2H（g）△H=+436.0 kJ/mol
D．H2（g）+F2（g）→2HF（g）△H=-25kJ/mol

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