Question

【题目】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________________________________________。

（3）已知第③步蒸发得到的固体中有NaClO3和NaOH外，还含有一种固体，则第③步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，经过滤得到8.7g MnO2，并收集到0.224LCO2(标准状况下)，则在第②步反应中至少需要____________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)只有MnO2不与硫酸反应，则MnO、MnCO3转化为可溶性物质；

(2)第②步是加入的NaClO3氧化溶液中的Mn2+生成MnO2，由电子、电荷守恒可知，发生的离子反应为5Mn2++2ClO3-+4H2O=5MnO2+Cl2↑+8H+；

(3)第③属于蒸发，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，则发生反应的离子方程式为3Cl2+6OH-=ClO3-+5Cl-+3H2O；

(4)根据质量守恒和化学方程式计算，CO2的物质的量为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3.99g-1.15g=2.84g，其物质的量为=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。