Question

【題目】MnO2是一種重要的無(wú)機(jī)功能材料，MnO2的制取和在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用流程如圖16所示：

（1）步驟I中需要對(duì)富集后的礦石進(jìn)行粉碎處理，其目的是__________________。

（2）步驟II中消耗0.5molMn2+時(shí)，用去1 mol·L-1的NaClO3溶液200mL，該反應(yīng)離子方程式為___________________。

（3）步驟III反應(yīng)②是工業(yè)冶煉金屬錳的原理，化學(xué)方程式為_____________________。欲從反應(yīng)③充全反應(yīng)后的殘渣中回收二氧化錳（難溶于水），其操作步驟是_________、烘干。

（4）已知溶液B的溶質(zhì)之一（X）可循環(huán)用于步驟II中的生產(chǎn)，試寫(xiě)出A與熱NaOH濃溶液反應(yīng)生成X的化學(xué)方程式：_______________________。

（5）電解步驟I所得溶液也可得到MnO2，寫(xiě)出陽(yáng)極Mn2+生成MnO2的電極反應(yīng)式：__________________，陰極生成的氣體產(chǎn)物是_____________。

（6）海底富集多種礦物結(jié)核，錳結(jié)核是其中的一種。一種質(zhì)量比約為m（Mn） ∶m（Fe）=55∶448的合金 鋼（其他元素略），具有抗御激烈沖擊和磨損的能力，可作航母甲板等。欲通過(guò)鋁熱反應(yīng)煉得這樣的合金MnO2、Fe2O3、Al的投料比（按物質(zhì)的量之比）約為 _________________。

Answer 1

【答案】（1）加快浸取速率

（2）5Mn2++2ClO3-+4H2O=5MnO2↓+Cl2↑+8H+

（3）3MnO2+4Al3Mn+2Al2O3；溶解、過(guò)濾、洗滌

（4）3Cl2+6NaOH（濃）5NaCl+NaClO3+3H2O

（5）Mn2++2H2O－2e－=MnO2+4H+；H2

（6）3︰12︰28

【解析】

試題分析：MnO2是一種重要的無(wú)機(jī)功能材料，MnO2的制取和在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用流程如圖16所示：

（1）步驟I中需要對(duì)富集后的礦石進(jìn)行粉碎處理，其目的是加快浸取速率。

故答案為：快浸取速率；

（2）步驟II中消耗0.5molMn2+時(shí)，用去NaClO3的物質(zhì)的量為：1mol·L-1×0.200mL=0.2mol，則該反應(yīng)離子方程式為：5Mn2+ + 2ClO3-+ 4H2O=5MnO2↓+ Cl2↑ + 8H+。

（3）步驟III反應(yīng)②是工業(yè)利用鋁熱反應(yīng)來(lái)冶煉金屬錳的原理，化學(xué)方程式為：3MnO2 + 4Al3Mn + 2Al2O3；欲從反應(yīng)③充全反應(yīng)后的殘?jiān)��?/span>回收二氧化錳（難溶于水），其操作步驟是溶解、過(guò)濾、洗滌、烘干。

（4）依據(jù)流程圖分析可知溶液B的中可循環(huán)用于步驟II中的物質(zhì)是NaClO3，則A為Cl2 、X為NaClO3，該反應(yīng)的化學(xué)方程式：3Cl2 + 6NaOH（濃） 5NaCl + NaClO3 + 3H2O。

（5）電解步驟I所得溶液也可得到MnO2，陽(yáng)極Mn2+生成MnO2的電極反應(yīng)式：Mn2++2H2O－2e－=MnO2+4H+；陰極H+發(fā)生還原反應(yīng)：2H++2e－= H2↑，則生成的氣體產(chǎn)物是H2。

（6）依題意可知該合金鋼中m（Mn） ∶m（Fe）=55∶448，則n（Mn） ∶n（Fe）=1∶8。結(jié)合3MnO2 + 4Al3Mn + 2Al2O3、Fe2O3+2Al2Fe+2Al2O3，可知MnO2、Fe2O3、Al的投料比（按物質(zhì)的量之比）約為：1︰4︰（8+4/3）=3︰12︰28。