Question

MnO₂在酸性溶液中具有強氧化性，可被還原為Mn²⁺，它還對H₂O₂的分解具有良好的催化效果．某興趣小組通過實驗研究MnO₂的性質(zhì)．
（1）該小組設計了如下4個方案以驗證MnO₂的氧化性，可行的是

 

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A、把MnO₂固體加入到FeSO₄溶液中，再加入KSCN溶液，觀察溶液是否變紅
B、把MnO₂固體加入到FeCl₃溶液中，再加入KSCN溶液，觀察溶液是否變紅
C、把MnO₂固體加入到Na₂SO₃溶液中，再加入BaCl₂觀察是否有白色沉淀生成
D、把MnO₂固體加入到稀鹽酸中，觀察是否有黃綠色氣體生成
（2）該小組為研究在不同酸堿性的溶液中MnO₂的氧化能力，他們控制KI溶液的濃度和MnO₂固體的質(zhì)量相同，恒定實驗溫度在298K，設計如下對比試驗．

實驗	酸或堿	現(xiàn)象
A	1滴0.2mol/LNaOH溶液	不變色
B	1滴水	緩慢變淺棕褐色
C	1滴0.1mol/L硫酸溶液	迅速變棕褐色

該小組從上述對比實驗中，可以得出的結論是

 

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寫出在酸性條件下，MnO₂氧化I^-的離子方程式

 

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（3）欲探究MnO₂的催化效果，需要用30%的H₂O₂溶液（密度近似為1g/cm³）配制濃度3%的H₂O₂溶液（密度近似為1g/cm³）100mL．其配制方法是：用量筒量取

 

mL30%H₂O₂溶液放入

 

（填儀器名稱）中，再加入一定量的水，攪拌均勻．
（4）在實驗時，某同學把1滴KI溶液誤滴入到過量的5mL3%的H₂O₂溶液中，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生了大量氣泡．該小組查閱到KI與H₂O₂可發(fā)生如下反應：2KI+H₂O₂=KOH+I₂，認為有可能是反應產(chǎn)物I₂起了催化H₂O₂分解的作用．請設計一個簡單實驗證明該假設是否正確．

 

 

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（5）實驗室用二氧化錳和濃鹽酸制取氯氣，下列儀器可作為該反應的反應容器的是

 

（填序號）．

（6）二氧化錳可用于制作干電池，電池總反應為：Zn+2MnO₂+2NH₄⁺=Zn²⁺+Mn₂O₃+2NH₃+H₂O，則其正極的電極反應式為

 

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Answer 1

考點：性質(zhì)實驗方案的設計,化學實驗方案的評價

專題：實驗設計題

分析：（1）三價鐵離子和KSCN溶液反應：Fe³⁺+3SCN^-?Fe（SCN）₃顏色為血紅色，亞硫酸鋇為白色沉淀，二氧化錳與稀鹽酸在常溫下不反應；
（2）碘單質(zhì)在水中的顏色為棕褐色，二氧化錳氧化碘離子生成單質(zhì)碘，碘濃度越大，顏色越深；根據(jù)錳的氧化性和碘離子的還原性解答；
（3）根據(jù)實驗操作的步驟以及每步操作需要儀器確定反應所需儀器；根據(jù)所需30%的H₂O₂溶液的濃度與3%的H₂O₂溶液的關系確定所需的量筒的體積；
（4）要探究反應產(chǎn)物I₂起了催化H₂O₂分解的作用，可以向雙氧水中加入碘單質(zhì)；
（5）根據(jù)濃鹽酸和二氧化錳的裝置來選擇儀器；
（6）依據(jù)電池反應，原電池中元素化合價降低的在正極發(fā)生還原反應．

解答： 解：（1）A．把MnO₂固體加入到FeSO₄溶液中，如果二氧化錳具有氧化性，將+2價的鐵氧化成+3價的鐵，則再加入KSCN溶液，三價鐵離子和KSCN溶液反應：Fe³⁺+3SCN^-?Fe（SCN）₃顏色為血紅色，所以觀察溶液是否變紅可判斷，故A正確；
B．把MnO₂固體加入到FeCl₃溶液中，再加入KSCN溶液，觀察溶液是否變紅，不加MnO₂固體也能變紅，變紅是三價鐵離子和KSCN溶液反應的結果，故B錯誤；
C．把Na₂SO₃溶液再加入BaCl₂溶液，有白色沉淀亞硫酸鈉生成，MnO₂固體加入與否無關，故C錯誤；
D．把MnO₂固體加入到稀鹽酸中，觀察是否有黃綠色氣體生成，反應產(chǎn)物I₂起了催化H₂O₂分解的作用稀鹽酸且常溫，不反應，故D錯誤；
故選A．
（2）①該小組從上述對比實驗中，碘濃度越大，顏色越深，說明生成的碘越多，與此對應的條件是酸性強，
在酸性條件下MnO₂氧化I^-，二氧化錳被還原成+2價的錳離子，碘離子被還原成單質(zhì)碘，所以離子方程式為：2I^-+MnO₂+4H⁺═I₂+Mn²⁺+2H₂O，
故答案為：酸性越強，MnO₂氧化性越強；2I^-+MnO₂+4H⁺═I₂+Mn²⁺+2H₂O；
（3）配制步驟有計算、稱量、溶解、冷卻、移液、洗滌、定容、搖勻等操作，用30%的H₂O₂溶液（密度按1g/cm³）配制濃度為3%的H₂O₂溶液（密度按1g/cm³）100mL，過氧化氫的濃度為原來的

1

10

，量筒的精確度為0.1mL，所以需用量筒10.0mL量取藥品，在燒杯中溶解，冷卻，故答案為：10.0；燒杯；
（4）要探究反應產(chǎn)物I₂起了催化H₂O₂分解的作用，可以向雙氧水中加入碘單質(zhì)，看是否會產(chǎn)生氣體即可，
故答案為：取5mL3%的H₂O₂溶液于試管中，滴入1滴碘水，觀察是否有大量氣泡產(chǎn)生，若有說明假設正確；反之假設不正確；
（5）濃鹽酸和二氧化錳在加熱條件下能發(fā)生氧化還原反應生成氯化錳、氯氣、水，可以供選擇的能加熱的反應容器是圓底燒瓶或是硬質(zhì)試管，故答案為：AD；
（6）MnO₂可用于制作干電池，電池總反應為：Zn+2MnO₂+2NH₄⁺=Zn²⁺+Mn₂O₃+2NH₃+H₂O，則其正極的電極反應式為2MnO₂+2NH₄⁺+2e^-=Mn₂O₃+2NH₃+H₂O，
故答案為：2MnO₂+2NH₄⁺+2e^-=Mn₂O₃+2NH₃+H₂O．

點評：本題是一道物質(zhì)的性質(zhì)實驗方案設計題，考查學生分析和解決問題的能力，注意知識的遷移和應用是關鍵，難度較大．