Question

8．工业上硫酸锰氨[（NH₄）₂Mn（SO₄）₂]，可用于木材防火涂料等．其制备工艺如图1：

已知步骤反应：H₂C₂O₄（aq）+H₂SO₄（aq）+MnO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnSO₄（aq）+2CO₂（g）+2H₂O（l）△H
（1）在步骤I的反应中，氧化剂是MnO₂
（2）步驟Ⅱ中趁热过滤前需向M_nS0₄溶液中加人少量热水，其目的是防止过滤时因温度降低有MnSO₄晶体析出所得（NH₄）₂Mn（SO₄）₂晶体需用酒精溶液洗涤，洗去的主要杂质离子有NH₄⁺、SO₄^2-；
（3 下列操作有利于提高产品产率的是ABC（填序号）
A．慢慢分次加人二氧化锰
B．趁热过滤
C．冰水浴充分冷却
D．用水水代替酒精溶液洗涤
（4）一定条件下，在步骤I的水溶液中1molMnO₂完全反应时相对能量变化如图，则△H=+20 kJ/mol；催化剂是否参加化学反应是（填“是”或“否”或^“不确定”）
（5）碱性千电池中含大量MnO₂可以回收利用，该电池工作时的正极反应试为2MnO₂+2H₂O+2e^-=2MnOOH+2OH^-若从电池中回收87kg
MnO₂，理论上可以获得[（NH₄）₂Mn（SO₄）₂283kg．

Answer 1

分析 （1）氧化剂是化合价降低的反应物；
（2）温度降低，有MnSO₄晶体析出；（NH₄）₂Mn（SO₄）₂：晶体表面附着杂质离子有NH₄⁺、SO₄^2-；
（3）A．慢慢分次加入二氧化锰能够提高二氧化锰的浸出率；
B．趁热过滤防止过滤时因温度降低有MnSO₄晶体析出；
C．冰水浴充分冷却是降低产品在水中溶解度；
D．项用水代替酒精溶液洗涤会使产品溶于水而损失；
（4）根据反应热△H=反应物的总键能-生成物的总键能；催化剂改变反应历程，先参与反应后生成，降低活化能；
（5）碱性锌锰电池的总反应是：Zn+2MnO₂+2H₂O═2MnOOH+Zn（OH）₂，Zn从零价升至+2价，失去电子为负极，电极反应为：Zn-2e^-+2OH^-=Zn（OH）₂，用总反应减去负极反应，即可得正极反应；根据锰守恒建立关系式：MnO₂～（NH₄）₂Mn（SO₄）₂来解答．

解答 解：（1）在步骤I的反应中，MnO₂中锰的化合价由+4价降为+2价，属于氧化剂；
故答案为：MnO₂；
（2）步骤Ⅱ中趁热过滤前需向MnSO₄溶液中加入少量热水，其目的是使溶液温度处于高温环境，防止过滤时因温度降低有MnSO₄晶体析出；
步骤Ⅲ中（NH₄）₂Mn（SO₄）₂：晶体表面附着杂质离子有NH₄⁺、SO₄^2-，故用酒精溶液洗涤，洗去的主要杂质离子有NH₄⁺、SO₄^2-；
故答案为：防止过滤时因温度降低有MnSO₄晶体析出；NH₄⁺、SO₄^2-；
（3）A．慢慢分次加入二氧化锰能够提高二氧化锰的浸出率，提高产品产率，故A正确；
B．趁热过滤防止过滤时因温度降低有MnSO₄晶体析出，提高产品产率，故B正确；
C．冰水浴充分冷却是降低产品在水中溶解度，提高产品析出率，故C正确；
D．用水代替酒精溶液洗涤会使产品溶于水而损失，产率降低，故D错误；故选ABC；
（4）由图象可知△H=40 kJ/mol-20 kJ/mol=+20 kJ/mol；催化剂改变反应历程，先参与反应后生成，降低活化能；
故答案为：+20 kJ/mol；是；
（5）碱性锌锰电池的总反应是：Zn+2MnO₂+2H₂O═2MnOOH+Zn（OH）₂，Zn从零价升至+2价，失去电子为负极，电极反应为：Zn-2e^-+2OH^-=Zn（OH）₂，用总反应减去负极反应，即可得正极反应：2MnO₂+2H₂O+2e^-=2MnOOH+2OH^-；
MnO₂～（NH₄）₂Mn（SO₄）₂            
87          283
87g         m
 解得m=283g
故答案为：2MnO₂+2H₂O+2e^-=2MnOOH+2OH^-；283．

点评 本题主要考查化工流程中操作目的、原理有关问题，涉及知识点较多，培养了学生运用知识的能力．