Question

（16分）MnO2是重要無機(jī)材料，某學(xué)習(xí)小組設(shè)計了將粗MnO2（含有較多的MnO、 MnCO3和Fe2O3，其中Fe2O3質(zhì)量百分含量為10%）樣品轉(zhuǎn)化為純MnO2實驗，其流程如下：

（已知：氧化性強(qiáng)弱順序： ClO3－ > MnO2 > Fe3+）

（1）鋁與二氧化錳在高溫下發(fā)生鋁熱反應(yīng)，相關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為： 。

（2）第②步反應(yīng)離子方程式為： 。

（3）第③步蒸發(fā)操作必需的儀器有鐵架臺（含鐵圈）、玻璃棒、 、 ；

第③步蒸發(fā)得到的固體中除了含有NaClO3和NaOH外，還一定含有 （寫化學(xué)式）。

（4）MnO2是堿性鋅錳電池的正極材料，則堿性鋅錳電池放電時，正極的電極反應(yīng)式是： 。

（5）若粗MnO2樣品的質(zhì)量為28．2g，第①步反應(yīng)后，經(jīng)過濾得到17．4g MnO2，并收集到448mL CO2（標(biāo)準(zhǔn)狀況下），則在第②步反應(yīng)中至少需要 mol NaClO3才能將Mn2+完全轉(zhuǎn)化為MnO2。

Answer 1

（1）2Al+ 3MnO23Mn + 2Al2O3 （3分）

（2）5Mn2+ + 2ClO3- +4H2O = 5 MnO2↓ + Cl2↑ + 8H+（3分）

（3）酒精燈 蒸發(fā)皿（2分，各1分）NaCl（2分）

（4）MnO2 + e- + H2O = MnO(OH) + OH- 或2MnO2 + 2e- + H2O = Mn2O3 + OH-（3分）

（5）0．04（3分）

【解析】

試題分析：（1）鋁與二氧化錳在高溫下發(fā)生鋁熱反應(yīng)，產(chǎn)生氧化鋁和錳，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Al+ 3MnO23Mn + 2Al2O3；（2）粗二氧化錳中含有MnO、 MnCO3和Fe2O3，當(dāng)加入稀硫酸時，MnO、 MnCO3和Fe2O3會發(fā)生反應(yīng)轉(zhuǎn)化為可溶性的MnSO4、Fe2(SO4)3，將MnO2過濾除去，然后向溶液中加入稀NaClO3溶液， Mn2+被氧化為MnO2，根據(jù)電子守恒、原子守恒及電荷守恒可得第②步反應(yīng)反應(yīng)離子方程式為：5Mn2+ + 2ClO3- +4H2O = 5 MnO2↓ + Cl2↑ + 8H+；（3）第③步蒸發(fā)操作必需的儀器有鐵架臺（含鐵圈）、玻璃棒、酒精燈 蒸發(fā)皿；第③步發(fā)生的是氧化還原反應(yīng)，Cl2失去電子被氧化為NaClO3，則被還原得到的是NaCl，因此蒸發(fā)得到的固體中除了含有NaClO3和過量的未反應(yīng)的NaOH外，還一定含有NaCl；（4）MnO2是堿性鋅錳電池的正極材料，則堿性鋅錳電池放電時，正極上發(fā)生還原反應(yīng)，該電極的電極反應(yīng)式是MnO2 + e- + H2O = MnO(OH) + OH-；（5）n(CO2)=0．448L÷22．4L/mol=0．02mol；則根據(jù)C元素守恒可得n(MnCO3)= n(CO2)= 0．02mol；若剩余的物質(zhì)完全是MnO,則其物質(zhì)的量是n(MnO)=(28．2g—17．4g—0．02mol×115g/mol—28．2g×10%)÷71g/mol=0．08mol, 溶液中含有的Mn2+的物質(zhì)的量是n(Mn2+)= n(MnO)+ n(MnCO3)= 0．08mol+0．02mol=0．1mol則根據(jù)方程式5Mn2+ + 2ClO3- +4H2O = 5MnO2↓ + Cl2↑ + 8H+可知消耗NaClO3的物質(zhì)的量是n(NaClO3)=2/5 n(MnO)= 2/5×0．1mol=0．04mol, 即在第②步反應(yīng)中至少需要0．04mol mol NaClO3才能將Mn2+完全轉(zhuǎn)化為MnO2。

考點：考查化學(xué)反應(yīng)方程式和離子方程式的書寫、混合物分離方法的操作方法及儀器的使用、原電池電極反應(yīng)式的書寫、關(guān)于化學(xué)反應(yīng)方程式的計算的知識。