Question

MnO₂是一种重要的无机功能材料，某研究性学习小组设计了将粗MnO₂（含有较多的MnO和MnCO₃）样品转化为纯净MnO₂的实验，其流程如下：

请回答下列问题：
（1）第①步加稀硫酸时，粗MnO₂样品中的

 

（填化学式，下同）转化为

 

．
（2）第①步产生CO₂的化学方程式为：

 

（3）第②步发生反应的离子方程式为：

 

（4）若粗MnO₂样品的质量为12.69g，第①步反应后，过滤得到8.7g MnO₂，并收集到0.224LCO₂（标准状况下），则第②步反应中至少需要

 

mol NaClO₃．

Answer 1

考点：物质分离、提纯的实验方案设计,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和MnCO₃分别和硫酸反应生成可溶性的MnSO₄，滤液中含MnSO₄，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，样品中的MnO和MnCO₃分别和硫酸反应生成可溶性的MnSO₄；
（2）第①步MnCO₃和硫酸反应生成CO₂；
（3）依据得失电子守恒和质量守恒可写出离子方程式；
（4）根据质量守恒和化学方程式计算，CO₂的物质的量为

0.224

22.4

=0.01mol，则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12.69g-8.7g-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．

解答： 解：（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，所以粗MnO₂样品中的MnO和MnCO₃转化为可溶性物质，
故答案为：MnO和MnCO₃；MnSO₄；
（2）第①步MnCO₃和硫酸反应生成CO₂，方程式为：MnCO₃+H₂SO₄=MnSO₄+CO₂↑+H₂O，故答案为：MnCO₃+H₂SO₄=MnSO₄+CO₂↑+H₂O；
（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⁺，故答案为：5Mn²⁺+2ClO₃^-+4H₂O=5MnO₂+Cl₂↑+8H⁺；
（4）根据质量守恒和化学方程式计算，CO₂的物质的量为

0.224

22.4

=0.01mol，则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12.69g-8.7g-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，由反应5MnSO₄+2NaClO₃+4H₂O=5MnO₂+Cl₂↑+Na₂SO₄+4H₂SO₄，需要NaClO₃的物质的量为0.05mol×

2

5

=0.02mol，故答案为：0.02．

点评：本题考查混合物分离、提纯的实验方案的设计，为高频考点，把握流程中发生的化学反应及混合物分离方法为解答的关键，侧重分析能力及推断能力的考查，题目难度不大．