MnO2是一种重要无机材料.粗MnO2的提纯是工业生产的重要环节．某研究性学习小组设计了将粗MnO2(含有较多的MnO和MnCO3)样品转化为纯MnO2的实验.流程如下:(1)第①步发生反应生成CO2气体的化学方程式为: (2)第一次过滤后.所得滤液中含有的主要阳离子为 ,所得滤渣需要洗涤.判断滤渣已洗涤干净的方法是 (3)完成第②步相关� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

精英家教网 > 高中化学 > 题目详情

MnO₂是一种重要无机材料，粗MnO₂的提纯是工业生产的重要环节．某研究性学习小组设计了将粗MnO₂（含有较多的MnO和MnCO₃）样品转化为纯MnO₂的实验，流程如下：

（1）第①步发生反应生成CO₂气体的化学方程式为：

（2）第一次过滤后，所得滤液中含有的主要阳离子为

；所得滤渣需要洗涤，判断滤渣已洗涤干净的方法是

（3）完成第②步相关的离子反应：5Mn²⁺+2ClO₃^-+

=5MnO₂↓+Cl₂↑+

第③步蒸发操作必需的仪器有铁架台（含铁圈）、玻璃棒、酒精灯、

已知蒸发得到的固体中有NaClO₃和NaOH，则一定还含有

（写化学式）．
（4）粗MnO₂样品的质量为12.69g，第①步反应后，过滤得到8.7gMnO₂，并收集到0.224L CO₂（标准状况下），则在第②步反应中至少需要

mol NaClO₃．

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：由制备流程可知，MnO₂不溶于硫酸，样品中的MnO、MnCO₃和硫酸反应生成可溶性的MnSO₄，滤液中含MnSO₄，为保证固体充分溶解，硫酸是过量的，第②步发生5MnSO₄+2NaClO₃+4H₂O=5MnO₂+Cl₂↑+Na₂SO₄+4H₂SO₄，第③步中发生氯气与热的NaOH发生氧化还原反应生成NaCl、NaClO₃、水，溶液蒸发可得到固体．
（1）MnO₂不溶于硫酸，所以加稀硫酸时样品中的MnO和MnCO₃分别和硫酸反应生成可溶性的MnSO₄，同时放出二氧化碳，据此回答；
（2）跟据加稀硫酸时样品中的MnO和MnCO₃分别和硫酸反应生成可溶性的MnSO₄来回答；
（3）第②步发生5MnSO₄+2NaClO₃+4H₂O=5MnO₂+Cl₂↑+Na₂SO₄+4H₂SO₄；蒸发操作必需的仪器有铁架台（含铁圈）、玻璃棒、酒精灯、蒸发皿；Cl₂通入热的NaOH溶液中有NaClO₃和NaCl生成；
（4）根据质量守恒和化学方程式计算：CO₂的物质的量、MnCO₃的物质的量以及质量，得出MnO的质量以及物质的量，确定稀硫酸反应时共生成MnSO₄的物质的量为0.05mol，根据方程式5MnSO₄+2NaClO₃+4H₂O=5MnO₂+Cl₂↑+Na₂SO₄+4H₂SO₄，可计算出需要NaClO₃的物质的量．

解答： 解：由制备流程可知，MnO₂不溶于硫酸，样品中的MnO、MnCO₃和硫酸反应生成可溶性的MnSO₄，滤液中含MnSO₄，为保证固体充分溶解，硫酸是过量的，第②步发生5MnSO₄+2NaClO₃+4H₂O=5MnO₂+Cl₂↑+Na₂SO₄+4H₂SO₄，第③步中发生氯气与热的NaOH发生氧化还原反应生成NaCl、NaClO₃、水，溶液蒸发可得到固体．
（1）MnO₂不溶于硫酸，所以加稀硫酸时样品中的MnO和MnCO₃分别和硫酸反应生成可溶性的MnSO₄，同时产生二氧化碳，发生的反应为：MnCO₃+H₂SO₄=MnSO₄+H₂O+CO₂↑，
故答案为：MnCO₃+H₂SO₄=MnSO₄+H₂O+CO₂↑；
（2）加稀硫酸时样品中的MnO和MnCO₃分别和硫酸反应生成可溶性的MnSO₄，为保证固体充分溶解，硫酸是过量的，第一次过滤后，所得滤液中含有的主要阳离子为
H⁺、Mn²⁺，所得滤渣需要洗涤，判断滤渣已洗涤干净，只需检验最后一次洗涤液中是否含有硫酸根离子即可，方法是：向最后一次洗涤液中加入BaCl₂溶液，无浑浊，说明沉淀已洗涤干净，故答案为：H⁺、Mn²⁺；向最后一次洗涤液中加入BaCl₂溶液，无浑浊，说明沉淀已洗涤干净；
（3）MnSO₄要转化为MnO₂，需失去电子，故需要加入NaClO₃做氧化剂，依据得失电子守恒可以配平，所以反应的化学方程式是：5MnSO₄+2NaClO₃+4H₂O=5MnO₂+Cl₂↑+Na₂SO₄+4H₂SO₄，因此反应的离子方程式是：5Mn²⁺+2ClO₃^-+4H₂O=5MnO₂+Cl₂↑+8H⁺，第③属于蒸发，所以所需的仪器有铁架台（含铁圈）、酒精灯、蒸发皿、玻璃棒；Cl₂通入热的NaOH溶液中一定发生氧化还原反应，且氯气既做氧化剂又做还原剂，NaClO₃属于氧化产物，因此一定有还原产物NaCl，故答案为：4H₂O；8H⁺；
蒸发皿；NaCl；
（4）由题意知样品中的MnO和MnCO₃质量为12.69g-8.7 g=3.99g．由方程式H₂SO₄+MnCO₃=MnSO₄+H₂O+CO₂↑可知MnCO₃的物质的量为0.01mol，质量为115g/mol×0.01mol=1.15g，所以MnO的质量为3.99g-1.15g=2.84g，其物质的量为

2.84g

71g/mol

=0.04mol，因此与稀硫酸反应时共生成MnSO₄的物质的量为0.05mol，根据方程式5MnSO₄+2NaClO₃+4H₂O=5MnO₂+Cl₂↑+Na₂SO₄+4H₂SO₄，可计算出需要NaClO₃的物质的量为0.02mol．故答案为：0.02mol．

点评：本题通过MnO₂的提纯综合考查了常见的基本实验操作、氧化还原方程式的配平、产物的判断及有关计算，综合性强，难度大．

练习册系列答案

年级	高中课程	年级	初中课程
高一	高一免费课程推荐！	初一	初一免费课程推荐！
高二	高二免费课程推荐！	初二	初二免费课程推荐！
高三	高三免费课程推荐！	初三	初三免费课程推荐！
更多初中、高中辅导课程推荐,点击进入>>

相关习题

科目：高中化学 来源： 题型：

M5纤维是美国开发的一种超高性能纤维，下面是以对二甲苯为原料合成M5纤维的合成路线（有些反应未注条件）：

请回答：
（1）写出对二甲苯的含苯环结构的所有同分异构体的结构简式

、

．
（2）写出合成M5的单体F的结构简式：

．
（3）反应类型：A→B

，B→C

．
（4）写出化学方程式（注明反应条件）：
B→C

，D→E

．

查看答案和解析>>

科目：高中化学 来源： 题型：

25℃时，下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是（　　）

A、0.1 mol?L^-1NaAlO₂溶液：Al³⁺、Na⁺、Cl^-、NO₃^-

B、加入金属铝产生H₂的溶液中：NH₄⁺、K⁺、SO₄^2-、NO₃^-

C、含有大量ClO^-的溶液中：K⁺、Na⁺、NO₃^-、SO₄^2-

D、0.1mol/LFeCl₃溶液中：Na⁺、NH₄⁺、SCN^-、SO₄^2-

查看答案和解析>>

科目：高中化学 来源： 题型：

向0.1mol/L的CH₃COOH溶液中，加入下列物质，引起醋酸的电离程度和溶液的pH变化是（填增大、减小、不变）．
A．H₂O

；
B．CH3COONa

；
C．NH₃?H₂O

；
D．H₂SO₄

；
E．加热

；
F．加少量冰醋酸

．

查看答案和解析>>

科目：高中化学 来源： 题型：

我国南方某些地区的井水拿来久置后，井水由澄清透明变为有少量棕色絮状沉淀积于缸低，水面上浮着一层“锈皮”，当地居民常采用家明矾的方法处理．
（1）井水久置后水面一层“铁皮”的主要成分是

（写化学式）；
（2）用化学方法鉴别该井水的步骤是

；离子方程式为

；
（3）用化学方法鉴别明矾处理后的水的步骤是

，离子方程式为

．

查看答案和解析>>

科目：高中化学 来源： 题型：

将钠投入下列溶液中，反应的剧烈程度由强到弱的是（　　）
①NaCl溶液
②NaOH溶液
③0.1mol?L^-1盐酸
④0.1mol?L^-1FeCl₂溶液
⑤C₂H₅OH．

A、①②③④⑤

B、④③①②⑤

C、③④①②⑤

D、⑤①③④②

查看答案和解析>>

科目：高中化学 来源： 题型：

向28mL 2mol/L的AlCl₃溶液中加入30mL的NaOH溶液，充分反应后，得到0.78g沉淀，由此可知，NaOH溶液的物质的量浓度为多少？

查看答案和解析>>

科目：高中化学 来源： 题型：

下列有关物质的量的说法中，正确的是（　　）

A、Mg的摩尔质量为24g

B、物质的量的单位是摩尔

C、1 mol O₂在任何条件下的体积都为22.4L

D、将1 mol NaCl晶体加入到1L水中，得到NaCl溶液的浓度就是1 mol?L^-1

查看答案和解析>>

科目：高中化学 来源： 题型：

利用如图所示装置进行下列实验，能得出相应实验结论的是（　　）

选项	①	②	③	实验结论
A	浓盐酸	KMnO₄	AgNO₃	说明氯气能与硝酸银反应产生白色沉淀
B	浓硫酸	蔗糖	溴水	浓硫酸具有脱水性、氧化性
C	稀盐酸	Na₂SO₃	Ba（NO₃）₂溶液	SO₂与可溶性钡盐均可以生成白色沉淀
D	浓硝酸	Na₂CO₃	Na₂SiO₃溶液	酸性：硝酸＞碳酸＞硅酸

A、A

B、B

C、C

D、D

查看答案和解析>>

同步练习册答案

练习册

高中

初中

小学