Question

MnO₂是一种重要的无机功能材料，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，其流程如下：

(1)第①步加稀H₂SO₄时，粗MnO₂样品中的       (写化学式)转化为可溶性物质。
(2)第②步反应的离子方程式是       ＋ClO₃^－＋       =MnO₂↓＋Cl₂↑＋     。
(3)第③步蒸发操作必需的仪器有铁架台(含铁圈)、       、       、       ，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)若粗MnO₂样品的质量为12.69 g，第①步反应后，经过滤得到8.7 g MnO₂，并收集到0.224 L CO₂(标准状况下)，则在第②步反应中至少需要       mol NaClO₃。

Answer 1

(1)MnO、MnCO₃
(2)5　Mn^2＋　2　4　H₂O　5　1　8　H^＋
(3)酒精灯　蒸发皿　玻璃棒　NaCl
(4)0.02

本题以MnO₂的提纯为背景，考查氧化还原反应方程式的配平、物质的分离与提纯、物质的量的有关计算等知识。(1)分析生产流程图知样品中的MnO、MnCO₃可与稀硫酸反应转化为MnSO₄而进入滤液。(2)用化合价升降法不难写出并配平第②步反应的离子方程式：5Mn^2＋＋2ClO₃^－＋4H₂O=5MnO₂↓＋Cl₂↑＋8H^＋。(3)Cl₂通入热NaOH溶液中，生成的NaClO₃显然是氧化产物，那么0价的氯元素化合价降低生成的还原产物必然是NaCl。(4)n(MnCO₃)＝n(CO₂)＝＝0.01 mol，n(MnO)＝＝0.04 mol，故MnO、MnCO₃溶于稀硫酸生成的Mn^2＋的物质的量n(Mn^2＋)＝n(MnO)＋n(MnCO₃)＝0.05 mol，由第②步反应化学方程式知氧化Mn^2＋至少需NaClO₃∶×0.05 mol＝0.02 mol。