Question

【題目】MnO2在電池、玻璃、有機合成等工業生產中應用廣泛。利用粗MnO2(含有雜質MnO和MnCO3)制取純MnO2的流程如下：

請回答下列問題：

(1)為加快酸浸速率可采取的措施有______________________________________(答兩點)。酸浸過程中稀硫酸可否用鹽酸代替，回答并說明理由_________________________。

(2)操作X的名稱是____________。氧化過程反應的離子方程式是________________。

(3)加熱條件下Cl2與NaOH溶液反應，其氧化產物和還原產物的物質的量之比為________。

(4)酸浸過程中得到的溶液所含主要溶質為____________，電解該溶液也可制得MnO2和H2，寫出該電解過程中陽極的電極反應式________________________________。

(5)MnO2常用作某些化學反應的催化劑。下圖為2H2O2=2H2O+O2↑反應過程中的能量變化示意圖，下列說法正確的是__________。

a．該反應為吸熱反應，熱效應為△H

b．反應歷程b有催化劑參加

c．有催化劑時，該反應的活化能為E1+E2

d．改變催化劑，可改變該反應的活化能

Answer 1

【答案】 將MnO2粉碎、適當增大硫酸濃度、升高溫度等 否 MnO2能與元素反應產生氯氣 過濾 5Mn2++2ClO3-+4H2O=5MnO2↓+Cl2↑+8H+ 1：5 MnSO4(或硫酸錳) Mn2+-2e-+2H2O=MnO2↓+4H+ bd

【解析】粗MnO2(含有較多的MnO2和MnCO3)樣品加入硫酸，MnO2不溶于硫酸，所以加稀硫酸時樣品中的MnO和MnCO3分別和硫酸反應生成可溶性的MnSO4，同時產生二氧化碳，過濾后得二氧化錳固體及含有硫酸錳的濾液，向濾液中加入氯酸鈉，反應的離子方程式5Mn2++2ClO3-+4H2O=5MnO2↓+Cl2↑+8H+，將產生的氯氣和熱的氫氧化鈉溶液反應可以得到氯酸鈉的溶液，蒸發濃縮結晶可以得到氯酸鈉的固體物質，將反應后的溶液過濾得固體二氧化錳和含有硫酸的濾液；

(1)可以通過將MnO2粉碎、適當增大硫酸濃度、升高溫度等 措施加快酸浸速率；酸性條件下MnO2能氧化鹽酸中的氯離子生成氯氣，故酸浸過程中不能用鹽酸代替稀硫酸；

(2)除去混合液中的不溶物，應選擇的操作X為過濾；氧化過程反應的離子方程式是5Mn2++2ClO3-+4H2O=5MnO2↓+Cl2↑+8H+；

(3)加熱條件下Cl2與NaOH溶液反應生成NaCl和NaClO3，發生反應的化學方程式為3Cl2+6NaOH=5NaCl+NaClO3+3H2O，則氧化產物和還原產物的物質的量之比為1:5；

(4)加稀硫酸時樣品中的MnO和MnCO3分別和硫酸反應生成可溶性的MnSO4；電解MnSO4溶液也可制得MnO2和H2，電解過程中陽極上發生氧化反應，獲得產物為MnO2，則電極反應式為Mn2+-2e-+2H2O=MnO2↓+4H+；

(5)a．由能量變化示意圖可知，反應物的總能量高于生成物，該反應為放熱反應，熱效應為△H，故a錯誤；b．反應歷程b中降低反應的活化能，使反應速率加快，應是有催化劑參加，故b正確；c．有催化劑時，該反應的活化能為E1，故c錯誤；d．使用不同催化劑，反應的活化能不一樣，但不改變反應熱效應，故d正確；答案為bd。