Question

【題目】MnO2是一種重要的無機功能材料，粗MnO2的提純是工業生產的重要環節．某研究性學習小組設計了將粗MnO2（含有較多的MnO和MnCO3）樣品轉化為純MnO2實驗，其流程如下

（1）第①步加稀H2SO4時，粗MnO2樣品中的_____________（寫化學式）轉化為可溶性物質．

（2）第②步反應的離子方程式：_______________________

（3）流程中得到MnO2固體操作必需的玻璃儀器有玻璃棒、燒杯、_______________。

（4）已知第③步蒸發得到的固體中有NaClO3和NaOH，則一定還有含有_________（寫化學式）．其中用到Cl2的實驗室制法的反應離子方程式：_______________________。

（5）若粗MnO2樣品的質量為50.76g，第①步反應后，經過濾得到34.8gMnO2，并收集到0.896LCO2（標準狀況下），則在第②步反應中至少需要____________ gNaClO3．[M (NaClO3)=106.5]

（6）第①步酸溶產生的CO2與NH3反應可合成化肥尿素[化學式為CO(NH2)2]。己知：

①2NH3(g)＋CO2(g)=NH2CO2NH4(s); ΔH=－159.5kJ·mol－1

②NH2CO2NH4(s)=CONH2)2(s)＋H2O(g); ΔH=＋116.5kJ·mol－1

③H2O(l)=H2O(g) ΔH=＋44.0kJ·mol－1

寫出CO2與NH3合成尿素和液態水的熱化學反應方程式______________。

Answer 1

【答案】MnO、MnCO32ClO3-+4H2O+5Mn2+=5MnO2↓+Cl2↑+8H+漏斗NaCl4H++ MnO2+2Cl- Cl2↑+Mn2++2H2O8.522NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(l); ΔH＝–87.0kJ·mol－1

【解析】

試題分析：由制備流程可知，MnO2不溶于硫酸，樣品中的MnCO3和硫酸反應生成可溶性的MnSO4，濾液中含MnSO4，第②步發生5MnSO4+2NaClO3+4H2O=5MnO2↓+Cl2↑+Na2SO4+4H2SO4，第③步中發生氯氣與熱的NaOH發生氧化還原反應生成NaCl、NaClO3、水，溶液蒸發可得到固體，結合選項分析解答。

解析：由制備流程可知，MnO2不溶于硫酸，樣品中的MnCO3和硫酸反應生成可溶性的MnSO4，濾液中含MnSO4，第②步發生5MnSO4+2NaClO3+4H2O=5MnO2↓+Cl2↑+Na2SO4+4H2SO4，第③步中發生氯氣與熱的NaOH發生氧化還原反應生成NaCl、NaClO3、水，溶液蒸發可得到固體，則

（1）只有MnO2不與硫酸反應，則MnO和MnCO3轉化為可溶性物質；

（2）MnSO4要轉化為MnO2，需失去電子，故需要加入NaClO3做氧化劑，依據得失電子守恒可以配平，所以反應的化學方程式是：5MnSO4+2NaClO3+4H2O=5MnO2↓+Cl2↑+Na2SO4+4H2SO4，因此反應的離子方程式是：2ClO3-+4H2O+5Mn2+=5MnO2↓+Cl2↑+8H+；

（3）流程中得到MnO2固體操作是過濾，必需的玻璃儀器有玻璃棒、燒杯、漏斗；

（4）Cl2通入熱的NaOH溶液中一定發生氧化還原反應，且氯氣既做氧化劑又做還原劑，NaClO3屬于氧化產物，因此一定有還原產物NaCl；實驗室制備氯氣的離子方程式為4H++ MnO2+2Cl- Cl2↑+Mn2++2H2O ；

（5）由題意知樣品中的MnO和MnCO3質量為50.76g-34.8 g=15.96g。0.896LCO2（標準狀況下）是0.04mol，由方程式H2SO4+MnCO3=MnSO4+H2O+CO2↑可知MnCO3的物質的量為0.04mol，質量為115g/mol×0.04mol=4.6g，所以MnO的質量為15.96g-4.6g=11.36g，其物質的量為11.36g÷71g/mol=0.16mol，因此與稀硫酸反應時共生成MnSO4的物質的量為0.20mol，根據方程式5MnSO4+2NaClO3+4H2O=5MnO2↓+Cl2↑+Na2SO4+4H2SO4，可計算出需要NaClO3的物質的量為0.08mol，質量是0.08mol×106.5g/mol＝8.52g；

（6）己知：①2NH3(g)＋CO2(g)=NH2CO2NH4(s) ΔH=－159.5kJ·mol－1

②NH2CO2NH4(s)=CONH2)2(s)＋H2O(g) ΔH=＋116.5kJ·mol－1

③H2O(l)=H2O(g) ΔH=＋44.0kJ·mol－1

則根據蓋斯定律可知①－②－③即得到CO2與NH3合成尿素和液態水的熱化學反應方程式為2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(l) ΔH＝–87.0kJ·mol－1。