Question

15．錳的化合物種類較多，也大多具有廣泛的用途．
I．MnO₂是H₂O₂分解的良好的催化劑，它也具有較強(qiáng)的氧化性．某化學(xué)興趣小組通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究Mn O₂的性質(zhì)．
（1）該小組設(shè)計(jì)了如下4個(gè)方案以驗(yàn)證MnO₂的氧化性，可行的是D．
A．把Mn0₂固體加入到稀鹽酸中，觀察是否有黃綠色氣體生成
B．把Mn O₂固體加入到H₂O₂溶液中，觀察是否有氣泡產(chǎn)生
C．Na₂S0₃溶液中，加入MnO₂固體，再滴加BaCl₂溶液，觀察是否有白色沉淀生成
D．FeS0₄溶液中滴加幾滴KSCN溶液，再加入MnO₂固體，觀察溶液是否變紅
（2）為研究溶液中MnO₂的氧化能力與溶液酸堿性的關(guān)系，該小組同學(xué)設(shè)計(jì)了如下的對(duì)比實(shí)驗(yàn)：在室溫下，取A、B、C三支試管，用同濃度同體積的KI溶液和質(zhì)量、顆粒大小相同的MnO₂固體反應(yīng)，然后分別加入1mL 0.2mol/L NaOH溶液、1mL水、1mL 0.1mol/L硫酸．現(xiàn)象記錄如下：

試管編號(hào)	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
A	溶液不變色
B	溶液緩慢變淺棕褐色
C	溶液迅速變棕褐色

①?gòu)囊陨蠈?shí)驗(yàn)中，我們可以得出的結(jié)論是酸性越強(qiáng)，MnO₂氧化性越強(qiáng)．
②寫出C試管中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：2I^-+MnO₂+4H⁺═I₂+Mn²⁺+2H₂O．
Ⅱ，鐵酸錳（ MnFe₂O₄）可用于熱化學(xué)循環(huán)分解水制氫，可有效緩解能源危機(jī)．MnFe₂O₄的制備工藝流程如圖：

已知Fe³⁺、Mn²⁺沉淀的pH為下表所示．

	開始沉淀	完全沉淀
Fe3+	2.7	4.2
Mn2+	8.3	10.4

①步驟一中投入原料Fe（NO₃）₃和Mn（N0₃）₂的物質(zhì)的量之比理論上應(yīng)為2：1．
②步驟二中需控制pH的范圍是PH≥10.4．
③步驟三中是否洗滌干凈的判斷方法是取最后一次洗滌液，做焰色反應(yīng)，通過(guò)藍(lán)色的鈷玻璃觀察無(wú)紫色出現(xiàn)，說(shuō)明不含鉀離子，洗滌干凈．

Answer 1

分析 I．（1）A．二氧化錳與濃鹽酸在加熱的條件下才反應(yīng)，把Mn0₂固體加入到稀鹽酸中不反應(yīng)；
B．Mn O₂固體加入到H₂O₂溶液中，Mn O₂催化H₂O₂分解生成氧氣；
C．Na₂S0₃溶液中，加入MnO₂固體，再滴加BaCl₂溶液，即使MnO₂固體不把Na₂S0₃氧化成Na₂S0₄，再滴加BaCl₂溶液也可以與Na₂S0₃溶液生成白色亞硫酸鋇沉淀；
D．三價(jià)鐵離子和KSCN溶液反應(yīng)：Fe³⁺+3SCN^-?Fe（SCN）₃顏色為血紅色，二價(jià)鐵與KSCN溶液不顯色；
（2）①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；
②在酸性條件下MnO₂氧化I^-，二氧化錳被還原成+2價(jià)的錳離子，碘離子被還原成單質(zhì)碘，據(jù)此書寫離子方程式；
Ⅱ．①由MnFe₂O₄中可知：Fe和Mn的個(gè)數(shù)之比為1：2，根據(jù)質(zhì)量守恒，求出原料Fe（NO₃）_n和Mn（NO₃）₂的物質(zhì)的量之比；
②由工藝流程可知，加入KOH調(diào)節(jié)PH值，使Fe³⁺、Mn²⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃、Mn（OH）₂，根據(jù)Fe³⁺、Mn²⁺開始沉淀與沉淀完全的pH選擇；
③沉淀可能附著KOH等，洗滌干凈根據(jù)檢驗(yàn)最后一次洗滌液中無(wú)鉀離子即可．

解答 解：I．（1）A．二氧化錳與濃鹽酸反應(yīng)需在加熱的條件下，稀鹽酸且常溫，不反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；
B．Mn O₂固體加入到H₂O₂溶液中，Mn O₂催化H₂O₂分解生成氧氣，則MnO₂作催化劑不能驗(yàn)證MnO₂的氧化性，故B錯(cuò)誤；
C．把Na₂SO₃溶液再加入BaCl₂溶液，有白色沉淀亞硫酸鋇生成，所以MnO₂固體加入與否無(wú)關(guān)，故C錯(cuò)誤；
D．FeS0₄溶液中滴加幾滴KSCN溶液，再加入MnO₂固體，如果二氧化錳具有氧化性，將+2價(jià)的鐵氧化成+3價(jià)的鐵，三價(jià)鐵離子和KSCN溶液反應(yīng)：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D正確；
故選D．
（2）①該小組從上述對(duì)比實(shí)驗(yàn)中，碘濃度越大，顏色越深，說(shuō)明生成的碘越多，與此對(duì)應(yīng)的條件是酸性強(qiáng)，所以從以上實(shí)驗(yàn)中，我們可以得出的結(jié)論是
酸性越強(qiáng)，MnO₂氧化性越強(qiáng)，故答案為：酸性越強(qiáng)，MnO₂氧化性越強(qiáng)；
②在酸性條件下MnO₂氧化I^-，二氧化錳被還原成+2價(jià)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：2I^-+MnO₂+4H⁺═I₂+Mn²⁺+2H₂O；
Ⅱ．①由MnFe₂O₄組成可知：Fe和Mn的個(gè)數(shù)之比為2：1，根據(jù)質(zhì)量守恒可知，F(xiàn)e（NO₃）_n與Mn（NO₃）₂ 二者之比 2：1．
故答案為：2：1；
②由工藝流程可知，加入KOH調(diào)節(jié)PH值，使Fe³⁺、Mn²⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃、Mn（OH）₂，F(xiàn)e³⁺在PH=2.7開始沉淀，PH=4.2沉淀完全，Mn²⁺在PH=8.3開始沉淀，PH=10.4沉淀完全，保證Fe³⁺、Mn²⁺都完全沉淀，應(yīng)控制PH≥10.4；
故答案為：PH≥10.4；
③沉淀可能附著KOH等，取最后一次洗滌液，做焰色反應(yīng)，通過(guò)藍(lán)色的鈷玻璃觀察無(wú)紫色出現(xiàn)，說(shuō)明不含鉀離子，洗滌干凈；
故答案為：取最后一次洗滌液，做焰色反應(yīng)，通過(guò)藍(lán)色的鈷玻璃觀察無(wú)紫色出現(xiàn)，說(shuō)明不含鉀離子，洗滌干凈．

點(diǎn)評(píng) 本題以MnFe₂O₄的制備為載體，考查學(xué)生對(duì)工藝流程的理解、對(duì)實(shí)驗(yàn)操作的理解、化學(xué)式有關(guān)計(jì)算以及MnO₂的氧化能力的探究等，難度中等，綜合性較強(qiáng)，涉及的知識(shí)點(diǎn)多，需要學(xué)生具備閱讀分析能力和靈活運(yùn)用知識(shí)的解決問(wèn)題能力．