Question

MnO₂是重要化学物质，某学习小组设计了将粗MnO₂（含有较多的MnO、MnCO₃和Fe₂O₃）样品转化为纯MnO₂实验，其流程如下：

按要求回答下列问题
（1）第②步操作中，氧化性强弱顺序：ClO₃^-

 

 MnO₂ （填“＞”“＜”），当NaClO₃转移2mol电子时，生成的氧化产物的物质的量为

 

mol．NaClO₃在常温下能够与盐酸反应生成氯气，该反应的离子方程式为

 

．
（2）第④步操作中，最终得到的固体除NaClO₃外，还一定含有下列物质中的

 

a．NaCl       b．NaClO        c．NaClO₄       d．NaOH
（3）MnO₂是碱性锌锰电池的正极材料，则碱性锌锰电池放电时，正极的电极反应式是：

 

．
（4）为得到纯净的MnO₂，须将过滤后的MnO₂合并后进行洗涤，判断是否洗涤干净可选用的试剂是

 

（填写一组即可）．工业上可以以石墨为电极电解酸化的硫酸锰制取二氧化锰，该反应的阳极反应式为

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,氧化性、还原性强弱的比较,电极反应和电池反应方程式,常见化学电源的种类及其工作原理

专题：氧化还原反应专题,电化学专题

分析：粗MnO₂（含有较多的MnO、MnCO₃和Fe₂O₃）样品中加入过量的稀硫酸，由于MnO₂不溶于硫酸，则样品中的MnO和MnCO₃分别和硫酸反应生成可溶性的MnSO₄，过滤得滤液为硫酸锰溶液，加入NaClO₃发生反应为：5Mn²⁺+2ClO₃^-+4H₂O=5MnO₂+Cl₂↑+8H⁺，再过滤得到滤液和二氧化锰固体，而氯气与热的氢氧化钠反应生成氯酸钠方程式为：3Cl₂+6NaOH=NaClO₃+NaCl+3H₂O，
（1）氧化还原反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性；根据方程式转移电子数计算生成的氧化产物的物质的量；NaClO₃在常温下与盐酸反应生成氯气，根据原子守恒和得失电子守恒写出方程式；
（2）第④步操作中NaOH过量，结合方程式分析；
（3）根据原电池工作原理判断正极发生还原反应，然后根据总反应写出正极的电极反应式；
（4）若沉淀没有洗涤干净，则滤液中含有硫酸根离子；电解时，Mn²⁺在阳极失电子生成MnO₂．

解答： 解：粗MnO₂（含有较多的MnO、MnCO₃和Fe₂O₃）样品中加入过量的稀硫酸，由于MnO₂不溶于硫酸，则样品中的MnO和MnCO₃分别和硫酸反应生成可溶性的MnSO₄，过滤得滤液为硫酸锰溶液，加入NaClO₃发生反应为：5Mn²⁺+2ClO₃^-+4H₂O=5MnO₂+Cl₂↑+8H⁺，再过滤得到滤液和二氧化锰固体，而氯气与热的氢氧化钠反应生成氯酸钠方程式为：3Cl₂+6NaOH=NaClO₃+NaCl+3H₂O，
（1）已知5Mn²⁺+2ClO₃^-+4H₂O=5MnO₂+Cl₂↑+8H⁺，ClO₃^-作氧化剂，MnO₂作氧化产物，则氧化性：ClO₃^-＞MnO₂；当NaClO₃转移2mol电子时，消耗NaClO₃为0.4mol，则生成MnO₂为1mol；NaClO₃在常温下与盐酸反应生成氯气，其反应的离子方程式为：ClO₃^-+5Cl^-+6H⁺=3Cl₂↑+3H₂O；
故答案为：＞；1；ClO₃^-+5Cl^-+6H⁺=3Cl₂↑+3H₂O；
（2）第④步操作中NaOH过量，发生的反应为：3Cl₂+6NaOH=NaClO₃+NaCl+3H₂O，则最终得到的固体除NaClO₃外，还有NaOH和NaCl；
故答案为：ad；
（3）原电池中负极失去电子，正极得到电子，因此碱性锌锰电池放电时，正极是二氧化锰得到电子，则电极反应式为：MnO₂+H₂O+e^-=MnO（OH）+OH^-，
故答案为：MnO₂+H₂O+e^-═MnOOH+OH^-；
（4）若沉淀没有洗涤干净，则滤液中含有硫酸根离子，检验硫酸根离子选用氯化钡溶液；电解时，Mn²⁺在阳极失电子生成MnO₂，其电极方程式为；Mn²⁺-2e^-+2H₂O=MnO₂+4H⁺；
故答案为：氯化钡溶液；Mn²⁺-2e^-+2H₂O=MnO₂+4H⁺．

点评：本题考查物质的分离与提纯方法的综合应用，题目难度中等，把握流程中发生的化学反应及原电池和电解池原理为解答的关键，注意掌握化学实验基本操作方法，试题侧重分析能力及推断能力的考查．