Question

MnO₂在酸性溶液中具有強氧化性，可被還原為Mn²⁺，它還對H₂O₂的分解具有良好的催化效果．某興趣小組通過實驗研究MnO₂性質．
（1）該小組設計了如下4個方案以驗證MnO₂的氧化性，可行的是

 

．
A．把MnO₂固體加入到FeSO₄溶液中，再加入KSCN溶液，觀察溶液是否變紅
B．把MnO₂固體加入到FeCl₃溶液中，再加入KSCN溶液，觀察溶液是否變紅
C．把MnO₂固體加入到Na₂SO₃溶液中，再加入BaCl₂溶液，觀察是否有白色沉淀生成
D．把MnO₂固體加入到稀鹽酸中，觀察是否有黃氯色氣體生成
（2）該小組為研究在不同酸堿性的溶液中MnO₂的氧化能力，他們控制KI溶液的濃度和MnO₂固體的質量相同，恒定實驗溫度在298K，設計如下對比實驗：

實驗	外加試劑	現象
A	1滴0.2mol/LNaOH溶液	不變色
B	1滴水	緩慢變淺棕褐色
C	1滴0.1mol/L硫酸	迅速變棕褐色

①該小組從上述對比實驗中，可以得出的結論是

 

．
②寫出在酸性條件下MnO₂氧化I^-的離子方程式

 

．
（3）為了探究MnO₂的催化效果，需要用30%的H₂O₂溶液（密度按1g/cm³）配制濃度為3%的H₂O₂溶液（密度按1g/cm³）100mL．配制過程中除了用到量筒、燒杯、100mL容量瓶外，還需用到的玻璃儀器名稱是

 

，需用量筒量取

 

mL30%的H₂O₂溶液．MnO₂催化H₂O₂分解的化學方程式為

 

，反應結束后將液體與MnO₂分離的實驗操作名稱叫

 

．
（4）實驗室用MnO₂制取氯氣的化學方程式為

 

．
（5）MnO₂可用于制作干電池，電池總反應為：Zn+2MnO₂+2NH₄⁺=Zn²⁺+Mn₂O₃+2NH₃+H₂O，則其正極的電極反應式為

 

．

Answer 1

分析：（1）三價鐵離子和KSCN溶液反應：Fe³⁺+3SCN^-?Fe（SCN）₃顏色為血紅色，亞硫酸鋇為白色沉淀，二氧化錳與稀鹽酸在常溫下不反應；
（2）碘單質在水中的顏色為棕褐色，二氧化錳氧化碘離子生成單質碘，碘濃度越大，顏色越深；根據錳的氧化性和碘離子的還原性解答；
（3）根據實驗操作的步驟以及每步操作需要儀器確定反應所需儀器；根據所需30%的H₂O₂溶液的濃度與3%的H₂O₂溶液的關系確定所需的量筒的體積；根據固體和液體的分離方法解答；
（4）根據濃鹽酸和二氧化錳的性質判斷生成物，從而確定方程式；
（5）依據電池反應，原電池中元素化合價降低的在正極發生還原反應．

解答：解：（1）A．把MnO₂固體加入到FeSO₄溶液中，如果二氧化錳具有氧化性，將+2價的鐵氧化成+3價的鐵，則再加入KSCN溶液，三價鐵離子和KSCN溶液反應：Fe³⁺+3SCN^-?Fe（SCN）₃顏色為血紅色，所以觀察溶液是否變紅可判斷，故A正確；
B．把MnO₂固體加入到FeCl₃溶液中，再加入KSCN溶液，觀察溶液是否變紅，不加MnO₂固體也能變紅，變紅是三價鐵離子和KSCN溶液反應的結果，故B錯誤；
C．把Na₂SO₃溶液再加入BaCl₂溶液，有白色沉淀亞硫酸鈉生成，MnO₂固體加入與否無關，故C錯誤；
D．把MnO₂固體加入到稀鹽酸中，觀察是否有黃綠色氣體生成，二氧化錳與濃鹽酸反應需在加熱的條件下，稀鹽酸且常溫，不反應，故D錯誤；
故選A．
（2）①該小組從上述對比實驗中，碘濃度越大，顏色越深，說明生成的碘越多，與此對應的條件是酸性強，
故答案為：酸性越強，MnO₂氧化性越強；
②在酸性條件下MnO₂氧化I^-，二氧化錳被還原成+2價的錳離子，碘離子被還原成單質碘，所以離子方程式為：2I^-+MnO₂+4H⁺═I₂+Mn²⁺+2H₂O，
故答案為：2I^-+MnO₂+4H⁺═I₂+Mn²⁺+2H₂O；
（3）配制步驟有計算、稱量、溶解、冷卻、移液、洗滌、定容、搖勻等操作，用30%的H₂O₂溶液（密度按1g/cm³）配制濃度為3%的H₂O₂溶液（密度按1g/cm³）100mL，過氧化氫的濃度為原來的

1

10

，量筒的精確度為0.1mL，所以需用量筒10.0mL量取藥品，在燒杯中溶解，冷卻后轉移到100mL容量瓶中，并用玻璃棒引流，當加水至液面距離刻度線1～2cm時，改用膠頭滴管滴加，所以需要的儀器為：托盤天平、藥匙、燒杯、玻璃棒、100mL容量瓶、膠頭滴管；過氧化氫在二氧化錳的作用下分解出水和氧氣；反應后的溶液為二氧化錳和水，二氧化錳難溶于水，固體和液體分離可采用過濾的方法，
故答案為：玻璃棒、膠頭滴管；10.0；2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑；過濾；
（4）濃鹽酸和二氧化錳在加熱條件下能發生氧化還原反應生成氯化錳、氯氣、水，反應的方程式為MnO₂+4HCl（濃）

△   .

MnCl₂+Cl₂ ↑+2H₂O，
故答案為：MnO₂+4HCl（濃）

△   .

MnCl₂+Cl₂ ↑+2H₂O，
（5）MnO₂可用于制作干電池，電池總反應為：Zn+2MnO₂+2NH₄⁺=Zn²⁺+Mn₂O₃+2NH₃+H₂O，則其正極的電極反應式為2MnO₂+2NH₄⁺+2e^-=Mn₂O₃+2NH₃+H₂O，
故答案為：2MnO₂+2NH₄⁺+2e^-=Mn₂O₃+2NH₃+H₂O．

點評：本題考查了MnO₂的氧化能力的探究，解答須根據二氧化錳、過氧化氫的性質解答，題目難度中等．