题目内容

7．工业上硫酸锰铵[（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Ⅰ反应：H2C2O4（aq）+H2SO4（aq）+MnO2（s）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ MnSO4（aq）+2CO2（g）+2H2O（1）△H
（1）在步骤I的反应中，氧化剂是MnO2．
（2）步骤Ⅱ中趁热过滤前需向MnSO4溶液中加入少量热水，其目的是防止过滤时因温度降低有MnSO4晶体析出；步骤III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+、SO42-．
（3）下列操作有利于提高产品产率的是ABC（填序号）．
A．慢慢分次加入二氧化锰    B．趁热过滤
C．冰水浴充分冷却    D．用水代替酒精溶液洗涤
（4）一定条件下，在步骤I的水溶液中l mol MnO2完全反应相相对能量变化如图2．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）碱性干电池中含大量MnO2可以回收利用，该电池工作时的正极反应式为2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-；若从干电池中回收87kg MnO2，理论上可以获得（NH4）2Mn（SO4）2283kg．

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+、SO42-；
（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+、SO42-，故用酒精溶液洗涤，洗去的主要杂质离子有NH4+、SO42-；
故答案为：防止过滤时因温度降低有MnSO4晶体析出；NH4+、SO42-；
（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．

练习册系列答案
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35.937.29.621.721.5
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