Question

15．锰的化合物种类较多，也大多具有广泛的用途．
I．MnO₂是H₂O₂分解的良好的催化剂，它也具有较强的氧化性．某化学兴趣小组通过实验探究Mn O₂的性质．
（1）该小组设计了如下4个方案以验证MnO₂的氧化性，可行的是D．
A．把Mn0₂固体加入到稀盐酸中，观察是否有黄绿色气体生成
B．把Mn O₂固体加入到H₂O₂溶液中，观察是否有气泡产生
C．Na₂S0₃溶液中，加入MnO₂固体，再滴加BaCl₂溶液，观察是否有白色沉淀生成
D．FeS0₄溶液中滴加几滴KSCN溶液，再加入MnO₂固体，观察溶液是否变红
（2）为研究溶液中MnO₂的氧化能力与溶液酸碱性的关系，该小组同学设计了如下的对比实验：在室温下，取A、B、C三支试管，用同浓度同体积的KI溶液和质量、颗粒大小相同的MnO₂固体反应，然后分别加入1mL 0.2mol/L NaOH溶液、1mL水、1mL 0.1mol/L硫酸．现象记录如下：

试管编号	实验现象
A	溶液不变色
B	溶液缓慢变浅棕褐色
C	溶液迅速变棕褐色

①从以上实验中，我们可以得出的结论是酸性越强，MnO₂氧化性越强．
②写出C试管中发生反应的离子方程式：2I^-+MnO₂+4H⁺═I₂+Mn²⁺+2H₂O．
Ⅱ，铁酸锰（ MnFe₂O₄）可用于热化学循环分解水制氢，可有效缓解能源危机．MnFe₂O₄的制备工艺流程如图：

已知Fe³⁺、Mn²⁺沉淀的pH为下表所示．

	开始沉淀	完全沉淀
Fe3+	2.7	4.2
Mn2+	8.3	10.4

①步骤一中投入原料Fe（NO₃）₃和Mn（N0₃）₂的物质的量之比理论上应为2：1．
②步骤二中需控制pH的范围是PH≥10.4．
③步骤三中是否洗涤干净的判断方法是取最后一次洗涤液，做焰色反应，通过蓝色的钴玻璃观察无紫色出现，说明不含钾离子，洗涤干净．

Answer 1

分析 I．（1）A．二氧化锰与浓盐酸在加热的条件下才反应，把Mn0₂固体加入到稀盐酸中不反应；
B．Mn O₂固体加入到H₂O₂溶液中，Mn O₂催化H₂O₂分解生成氧气；
C．Na₂S0₃溶液中，加入MnO₂固体，再滴加BaCl₂溶液，即使MnO₂固体不把Na₂S0₃氧化成Na₂S0₄，再滴加BaCl₂溶液也可以与Na₂S0₃溶液生成白色亚硫酸钡沉淀；
D．三价铁离子和KSCN溶液反应：Fe³⁺+3SCN^-?Fe（SCN）₃颜色为血红色，二价铁与KSCN溶液不显色；
（2）①碘单质在水中的颜色为棕褐色，二氧化锰氧化碘离子生成单质碘，碘浓度越大，颜色越深；
②在酸性条件下MnO₂氧化I^-，二氧化锰被还原成+2价的锰离子，碘离子被还原成单质碘，据此书写离子方程式；
Ⅱ．①由MnFe₂O₄中可知：Fe和Mn的个数之比为1：2，根据质量守恒，求出原料Fe（NO₃）_n和Mn（NO₃）₂的物质的量之比；
②由工艺流程可知，加入KOH调节PH值，使Fe³⁺、Mn²⁺转化为Fe（OH）₃、Mn（OH）₂，根据Fe³⁺、Mn²⁺开始沉淀与沉淀完全的pH选择；
③沉淀可能附着KOH等，洗涤干净根据检验最后一次洗涤液中无钾离子即可．

解答 解：I．（1）A．二氧化锰与浓盐酸反应需在加热的条件下，稀盐酸且常温，不反应，故A错误；
B．Mn O₂固体加入到H₂O₂溶液中，Mn O₂催化H₂O₂分解生成氧气，则MnO₂作催化剂不能验证MnO₂的氧化性，故B错误；
C．把Na₂SO₃溶液再加入BaCl₂溶液，有白色沉淀亚硫酸钡生成，所以MnO₂固体加入与否无关，故C错误；
D．FeS0₄溶液中滴加几滴KSCN溶液，再加入MnO₂固体，如果二氧化锰具有氧化性，将+2价的铁氧化成+3价的铁，三价铁离子和KSCN溶液反应：Fe³⁺+3SCN^-?Fe（SCN）₃颜色为血红色，所以观察溶液是否变红可判断，故D正确；
故选D．
（2）①该小组从上述对比实验中，碘浓度越大，颜色越深，说明生成的碘越多，与此对应的条件是酸性强，所以从以上实验中，我们可以得出的结论是
酸性越强，MnO₂氧化性越强，故答案为：酸性越强，MnO₂氧化性越强；
②在酸性条件下MnO₂氧化I^-，二氧化锰被还原成+2价的锰离子，碘离子被还原成单质碘，所以离子方程式为：2I^-+MnO₂+4H⁺═I₂+Mn²⁺+2H₂O，
故答案为：2I^-+MnO₂+4H⁺═I₂+Mn²⁺+2H₂O；
Ⅱ．①由MnFe₂O₄组成可知：Fe和Mn的个数之比为2：1，根据质量守恒可知，Fe（NO₃）_n与Mn（NO₃）₂ 二者之比 2：1．
故答案为：2：1；
②由工艺流程可知，加入KOH调节PH值，使Fe³⁺、Mn²⁺转化为Fe（OH）₃、Mn（OH）₂，Fe³⁺在PH=2.7开始沉淀，PH=4.2沉淀完全，Mn²⁺在PH=8.3开始沉淀，PH=10.4沉淀完全，保证Fe³⁺、Mn²⁺都完全沉淀，应控制PH≥10.4；
故答案为：PH≥10.4；
③沉淀可能附着KOH等，取最后一次洗涤液，做焰色反应，通过蓝色的钴玻璃观察无紫色出现，说明不含钾离子，洗涤干净；
故答案为：取最后一次洗涤液，做焰色反应，通过蓝色的钴玻璃观察无紫色出现，说明不含钾离子，洗涤干净．

点评 本题以MnFe₂O₄的制备为载体，考查学生对工艺流程的理解、对实验操作的理解、化学式有关计算以及MnO₂的氧化能力的探究等，难度中等，综合性较强，涉及的知识点多，需要学生具备阅读分析能力和灵活运用知识的解决问题能力．