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）已知第③步蒸發得到的固體中有NaClO3和NaOH外，還含有一種固體，則第③步反應的離子方程式為______________________________________________________________。

（4）若粗MnO2樣品的質量為12．69g，第①步反應后，經過濾得到8.7g MnO2，并收集到0.224LCO2(標準狀況下)，則在第②步反應中至少需要____________mol NaClO3。

Answer 1

【答案】 MnO、 MnCO3 5Mn2+＋2ClO3-＋4H2O=5MnO2＋Cl2↑＋8H+ 3Cl2+6OH-=ClO3-+5Cl-+3H2O 0.02mol

【解析】由制備流程可知，MnO2不溶于硫酸，樣品中的MnO和MnCO3分別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；

(1)只有MnO2不與硫酸反應，則MnO、MnCO3轉化為可溶性物質；

(2)第②步是加入的NaClO3氧化溶液中的Mn2+生成MnO2，由電子、電荷守恒可知，發生的離子反應為5Mn2++2ClO3-+4H2O=5MnO2+Cl2↑+8H+；

(3)第③屬于蒸發，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，則發生反應的離子方程式為3Cl2+6OH-=ClO3-+5Cl-+3H2O；

(4)根據質量守恒和化學方程式計算，CO2的物質的量為0.01mol，則MnCO3的物質的量為0.01mol，質量為115g/mol×0.01mol=1.15g，所以MnO的質量為3.99g-1.15g=2.84g，其物質的量為=0.04mol，因此與稀硫酸反應時共生成MnSO4的物質的量為0.05mol，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0.02mol。