Question

17．MnO₂又名黑錳礦，主要用于生產優(yōu)質軟磁鐵氧體．MnO₂的合成方法按制備工藝中所用原料的不同，分為固相合成和液相合成．已知：MnO₂不溶于水，其中錳的價態(tài)有+2價，也可能有+3價和+4價．

請回答下列問題：
（1）若Mn₃O₄中錳的價態(tài)看作由+2和+4價組成，寫出它由氧化物形成的表達式：2MnO•MnO₂或MnO₂•2MnO．
（2）MnOOH中錳的價態(tài)為+3價，寫出②的化學方程式：12Mn₂O₃+CH₄═8Mn₃O₄+CO₂+2H₂O．
（3）將（NH₄）₂SO₄溶于水使錳的懸濁液顯酸性，隨即緩慢地產生氣泡，試用相應的離子方程式解釋原因：Mn+2NH₄⁺+2H₂O=Mn²⁺+H₂↑+2NH₃•H₂O．過濾出的Mn（OH）₂需要洗滌，簡要說明洗滌沉淀的操作過程：向過濾器中加蒸餾水浸沒沉淀，待水自然流出后，重復上述操作2-3次．
（4）若③中收集到672mL（標準狀況下）的H₂，則理論上可以得到2.29g Mn₃O₄．

Answer 1

分析 由制備流程可知，MnOOH焙燒Mn₂O₃，②中發(fā)生12Mn₂O₃+CH₄$\frac{\underline{\;250-500℃\;}}{\;}$8Mn₃O₄+CO₂+2H₂O，Mn₃O₄中錳的價態(tài)看作由+2和+4價組成，可寫成2MnO•MnO₂，金屬錳的懸濁液與硫酸銨發(fā)生反應為Mn+2NH₄⁺+2H₂O=Mn²⁺+H₂↑+2NH₃•H₂O，過濾出的Mn（OH）₂需要洗滌，在空氣中加熱生成Mn₃O₄，以此來解答．

解答 解：由制備流程可知，MnOOH焙燒Mn₂O₃，②中發(fā)生12Mn₂O₃+CH₄$\frac{\underline{\;250-500℃\;}}{\;}$8Mn₃O₄+CO₂+2H₂O，Mn₃O₄中錳的價態(tài)看作由+2和+4價組成，可寫成2MnO•MnO₂，金屬錳的懸濁液與硫酸銨發(fā)生反應為Mn+2NH₄⁺+2H₂O=Mn²⁺+H₂↑+2NH₃•H₂O，過濾出的Mn（OH）₂需要洗滌，在空氣中加熱生成Mn₃O₄，
（1）若Mn₃O₄中錳的價態(tài)看作由+2和+4價組成，它由氧化物形成的表達式2MnO•MnO₂或MnO₂•2MnO，故答案為：2MnO•MnO₂或MnO₂•2MnO；
（2）O為-2價，H為+1價，由化合物中正負化合價的代數(shù)和為0可知，MnOOH中錳的價態(tài)為+3；②的化學方程式為12Mn₂O₃+CH₄═8Mn₃O₄+CO₂+2H₂O，
故答案為：+3；12Mn₂O₃+CH₄═8Mn₃O₄+CO₂+2H₂O；
（3）將（NH₄）₂SO₄溶于水使錳的懸濁液顯酸性，隨即緩慢地產生氣泡，用相應的離子方程式解釋原因為Mn+2NH₄⁺+2H₂O=Mn²⁺+H₂↑+2NH₃•H₂O；過濾出的Mn（OH）₂需要洗滌，簡要說明洗滌沉淀的操作過程為向過濾器中加蒸餾水浸沒沉淀，待水自然流出后，重復上述操作2-3次，
故答案為：Mn+2NH₄⁺+2H₂O=Mn²⁺+H₂↑+2NH₃•H₂O；向過濾器中加蒸餾水浸沒沉淀，待水自然流出后，重復上述操作2-3次；
（4）由Mn+2NH₄⁺+2H₂O=Mn²⁺+H₂↑+2NH₃•H₂O、6Mn（OH）₂+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Mn₃O₄+6H₂O可知，存在3H₂～Mn₃O₄，則③中收集到672mL（標準狀況下）的H₂，則理論上可以得到Mn₃O₄的質量為$\frac{0.672L}{22.4L/mol}$×$\frac{1}{3}$×229g/mol=2.29g，故答案為：2.29．

點評 本題考查物質的制備實驗，為高頻考點，把握制備流程中的反應、物質的性質、實驗技能為解答的關鍵，側重分析與實驗能力的考查，題目難度中等．