Question

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)化為純凈的MnO₂實驗，其流程如下：

（1）第①步加入H₂SO₄時，粗MnO₂樣品中的

 

（填化學(xué)式）轉(zhuǎn)化為可溶性物質(zhì)．
（2）第②步反應(yīng)離子方程式：

 

+

 

 ClO₃^-+

 

=

 

 MnO₂+

 

 Cl₂↑+

 

 H⁺ （括號內(nèi)填化學(xué)計量數(shù)，橫線上填化學(xué)式或離子符號）
（3）檢驗第②步反應(yīng)后過濾所得濾液中含SO₄^2-的設(shè)計方法是

 

；第③步蒸發(fā)操作必需的儀器有鐵架臺（含鐵圈）、酒精燈、蒸發(fā)皿

 

．
（4）若粗MnO₂樣品的質(zhì)最為12.69g，第①步反應(yīng)后，經(jīng)過濾得到8.7g MnO₂，并收集到0.224LCO₂（標(biāo)準(zhǔn)狀況下），則在粗樣品中MnO物質(zhì)的量為

 

mol．

Answer 1

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

專題：

分析：粗MnO₂（含有較多的MnO和MnCO₃）樣品中加入過量的稀硫酸，由于MnO₂不溶于硫酸，則樣品中的MnO和MnCO₃分別和硫酸反應(yīng)生成可溶性的MnSO₄，過濾得濾液Ⅰ為硫酸錳溶液，加入NaClO₃發(fā)生反應(yīng)為：5Mn²⁺+2ClO₃^-+4H₂O=5MnO₂+Cl₂↑+8H⁺，再過濾得到濾液Ⅱ和二氧化錳固體，而氯氣與熱的氫氧化鈉反應(yīng)生成氯酸鈉方程式為：3Cl₂+6NaOH=NaClO₃+NaCl+3H₂O，
（1）只有MnO₂不與硫酸反應(yīng)；
（2）結(jié)合電子、電荷守恒分析；
（3）檢驗第②步反應(yīng)后過濾所得濾液中含SO₄^2-的設(shè)計方法是取少量第②步反應(yīng)后過濾所得濾液，先加入足量稀鹽酸酸化，再滴入BaCl₂溶液，產(chǎn)生白色沉淀則含有SO₄^2-；蒸發(fā)操作，需要蒸發(fā)皿、玻璃棒、鐵架臺等；
（4）由題意知樣品中的MnO和MnCO₃質(zhì)量為12.69g-8.7 g=3.99g．由方程式H₂SO₄+MnCO₃=MnSO₄+H₂O+CO₂↑可知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3.99g-1.15g=2.84g，其物質(zhì)的量為0.04mol．

解答： 解：粗MnO₂（含有較多的MnO和MnCO₃）樣品中加入過量的稀硫酸，由于MnO₂不溶于硫酸，則樣品中的MnO和MnCO₃分別和硫酸反應(yīng)生成可溶性的MnSO₄，過濾得濾液Ⅰ為硫酸錳溶液，加入NaClO₃發(fā)生反應(yīng)為：5Mn²⁺+2ClO₃^-+4H₂O=5MnO₂+Cl₂↑+8H⁺，再過濾得到濾液Ⅱ和二氧化錳固體，而氯氣與熱的氫氧化鈉反應(yīng)生成氯酸鈉方程式為：3Cl₂+6NaOH=NaClO₃+NaCl+3H₂O，
（1）第①步加入H₂SO₄時，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，故答案為：MnO、MnCO₃；
（2）由電子、電荷守恒可知，發(fā)生的離子反應(yīng)為5Mn²⁺+2ClO₃^-+4H₂O=5MnO₂+Cl₂↑+8H⁺，故答案為：5Mn²⁺；2；4H₂O；5；1；8；
（3）檢驗第②步反應(yīng)后過濾所得濾液中含SO₄^2-的設(shè)計方法是取少量第②步反應(yīng)后過濾所得濾液，先加入足量稀鹽酸酸化，再滴入BaCl₂溶液，產(chǎn)生白色沉淀則含有SO₄^2-，蒸發(fā)所需的儀器有鐵架臺（含鐵圈）、酒精燈、蒸發(fā)皿、玻璃棒，
故答案為：取少量第②步反應(yīng)后過濾所得濾液，先加入足量稀鹽酸酸化，再滴入BaCl₂溶液，產(chǎn)生白色沉淀則含有SO₄^2-；玻璃棒；
（4）由題意知樣品中的MnO和MnCO₃質(zhì)量為12.69g-8.7 g=3.99g．由方程式H₂SO₄+MnCO₃=MnSO₄+H₂O+CO₂↑可知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3.99g-1.15g=2.84g，其物質(zhì)的量為=0.04mol，故答案為：0.04．

點評：本題考查物質(zhì)制備實驗方案的設(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．