Question

15．MnO₂是一种重要的化工试剂，在合成工业用途广泛，在实验室我们也经常发现它的身影．
（1）实验室用双氧水制氧气时用到了MnO₂，其作用为：催化剂，实验后剩余的MnO₂要回收利用，回收时从反应混合物中分离出MnO₂的方法为：过滤（或蒸发）．
（2）实验室制备Cl₂的反应为：MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O其中MnO₂的作用为：氧化剂（填氧化剂或还原剂），该反应体积了HCl的酸性、还原性性，当转移1mol电子时，被氧化的HCl为1mol．
（3）1892年德贝莱钠首次提出用MnO₂催化KClO₃热分解的反应制备O₂，当时发现气态产物有异常的气体，后来证明其中含有少量Cl₂．甲、乙两名同学对产生Cl₂的原因分别提出假设：
①甲同学认为是残余的KClO₃氧化了生成的KCl；
②乙同学认为是MnO₂氧化了生成的KCl．
请你设计实验方案，帮助甲、乙同学证明哪种假设是正确的：可以定量检测反应前后MnO₂的质量是否变化或加水溶解后测定溶液中是否含有Mn²⁺．

Answer 1

分析 （1）MnO₂在实验室用双氧水制氧气时，其作用为催化剂，有过滤的方法分离实验后剩余的MnO₂；
（2）在4HCl（浓）+MnO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cl₂↑+MnCl₂+2H₂O中，Mn元素的化合价降低，Cl元素得化合价升高，则MnO₂为氧化剂，HCl为还原剂，氧化剂中Mn元素得到电子被还原，当转移2mol电子时，被氧化的HCl为2mol，由此分析解答；
（3）①甲同学认为是残余的KClO₃氧化了生成的KCl，此时二氧化锰的质量不变；
②乙同学认为是MnO₂氧化了生成的KCl，此时+4价的转化为+2价的锰．

解答 解：（1）MnO₂在实验室用双氧水制氧气时，其作用为催化剂，有过滤的方法分离实验后剩余的MnO₂，故答案为：催化剂；过滤（或蒸发）；
（2）在4HCl（浓）+MnO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cl₂↑+MnCl₂+2H₂O中，Mn元素的化合价降低，Cl元素得化合价升高，则MnO₂为氧化剂，HCl为还原剂和酸性，氧化剂中Mn元素得到电子被还原，当转移2mol电子时，被氧化的HCl为2mol，所以当转移1mol电子时，被氧化的HCl为1mol，故答案为：氧化剂；酸性、还原性；1；
（3）①甲同学认为是残余的KClO₃氧化了生成的KCl，此时二氧化锰的质量不变；
②乙同学认为是MnO₂氧化了生成的KCl，此时+4价的转化为+2价的锰，所以可以定量检测反应前后MnO₂的质量是否变化（或加水溶解后测定溶液中是否含有Mn²⁺），故答案为：可以定量检测反应前后MnO₂的质量是否变化或加水溶解后测定溶液中是否含有Mn²⁺．

点评 本题考查氧化还原反应，明确元素的化合价变化及氧化还原反应中的基本概念即可解答，并注意该反应中HCl的作用来解答此题．