Question

MnO₂是一種重要的無機功能材料，某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計了將粗MnO₂（含有較多的MnO和MnCO₃）樣品轉(zhuǎn)化為純凈MnO₂的實驗，其流程如下：

請回答下列問題：
（1）第①步加稀硫酸時，粗MnO₂樣品中的

 

（填化學(xué)式，下同）轉(zhuǎn)化為

 

．
（2）第①步產(chǎn)生CO₂的化學(xué)方程式為：

 

（3）第②步發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：

 

（4）若粗MnO₂樣品的質(zhì)量為12.69g，第①步反應(yīng)后，過濾得到8.7g MnO₂，并收集到0.224LCO₂（標準狀況下），則第②步反應(yīng)中至少需要

 

mol NaClO₃．

Answer 1

考點：物質(zhì)分離、提純的實驗方案設(shè)計,物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實驗設(shè)計題

分析：由制備流程可知，MnO₂不溶于硫酸，樣品中的MnO和MnCO₃分別和硫酸反應(yīng)生成可溶性的MnSO₄，濾液中含MnSO₄，第②步發(fā)生5MnSO₄+2NaClO₃+4H₂O=5MnO₂+Cl₂↑+Na₂SO₄+4H₂SO₄，第③步中發(fā)生氯氣與熱的NaOH發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成NaCl、NaClO₃、水，溶液蒸發(fā)可得到固體．
（1）MnO₂不溶于硫酸，樣品中的MnO和MnCO₃分別和硫酸反應(yīng)生成可溶性的MnSO₄；
（2）第①步MnCO₃和硫酸反應(yīng)生成CO₂；
（3）依據(jù)得失電子守恒和質(zhì)量守恒可寫出離子方程式；
（4）根據(jù)質(zhì)量守恒和化學(xué)方程式計算，CO₂的物質(zhì)的量為

0.224

22.4

=0.01mol，則MnCO₃的物質(zhì)的量為0.01mol，質(zhì)量為115g/mol×0.01mol=1.15g，所以MnO的質(zhì)量為12.69g-8.7g-1.15g=2.84g，其物質(zhì)的量為

2.84g

71g/mol

=0.04mol，因此與稀硫酸反應(yīng)時共生成MnSO₄的物質(zhì)的量為0.05mol，根據(jù)方程式5MnSO₄+2NaClO₃+4H₂O=5MnO₂+Cl₂↑+Na₂SO₄+4H₂SO₄，可計算出需要NaClO₃的物質(zhì)的量．

解答： 解：（1）MnO₂不溶于硫酸，所以加稀硫酸時樣品中的MnO和MnCO₃分別和硫酸反應(yīng)生成可溶性的MnSO₄，所以粗MnO₂樣品中的MnO和MnCO₃轉(zhuǎn)化為可溶性物質(zhì)，
故答案為：MnO和MnCO₃；MnSO₄；
（2）第①步MnCO₃和硫酸反應(yīng)生成CO₂，方程式為：MnCO₃+H₂SO₄=MnSO₄+CO₂↑+H₂O，故答案為：MnCO₃+H₂SO₄=MnSO₄+CO₂↑+H₂O；
（3）MnSO₄要轉(zhuǎn)化為MnO₂，需失去電子，故需要加入NaClO₃做氧化劑，依據(jù)得失電子守恒可以配平，所以反應(yīng)的化學(xué)方程式是：5MnSO₄+2NaClO₃+4H₂O=5MnO₂+Cl₂↑+Na₂SO₄+4H₂SO₄，因此反應(yīng)的離子方程式是：5Mn²⁺+2ClO₃^-+4H₂O=5MnO₂+Cl₂↑+8H⁺，故答案為：5Mn²⁺+2ClO₃^-+4H₂O=5MnO₂+Cl₂↑+8H⁺；
（4）根據(jù)質(zhì)量守恒和化學(xué)方程式計算，CO₂的物質(zhì)的量為

0.224

22.4

=0.01mol，則MnCO₃的物質(zhì)的量為0.01mol，質(zhì)量為115g/mol×0.01mol=1.15g，所以MnO的質(zhì)量為12.69g-8.7g-1.15g=2.84g，其物質(zhì)的量為

2.84g

71g/mol

=0.04mol，因此與稀硫酸反應(yīng)時共生成MnSO₄的物質(zhì)的量為0.05mol，由反應(yīng)5MnSO₄+2NaClO₃+4H₂O=5MnO₂+Cl₂↑+Na₂SO₄+4H₂SO₄，需要NaClO₃的物質(zhì)的量為0.05mol×

2

5

=0.02mol，故答案為：0.02．

點評：本題考查混合物分離、提純的實驗方案的設(shè)計，為高頻考點，把握流程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)及混合物分離方法為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析能力及推斷能力的考查，題目難度不大．