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【題目】MnO2是制造干電池的主要原料之一,也是中學化學中常見的一種試劑。工業(yè)上Mn(NO3)2KMnO4為原料制備MnO2,其生產原理如下:用軟錳礦(含MnO2和少量的Fe2O3SiO2)和碳反應制得MnO;再將MnO與稀硝酸反應,反應后經過濾、提純、濃縮,可制得50%Mn(NO3)2溶液;在一定條件下,把50%Mn(NO3)2溶液滴加到KMnO4溶液中,發(fā)生如下反應:3Mn(NO3)2+2KMnO4+2H2O═5MnO2↓+2KNO3+4HNO3,反應生成的沉淀經過濾、洗滌、干燥后得到MnO2。

請回答下列問題:

Ⅰ、若將軟錳礦和碳反應后的固體產物置于如圖1所示的裝置甲中,與稀硝酸反應,觀察到裝置乙中有紅棕色氣體產生。

1)寫出甲中產生氣體反應的化學方程式___

2)在制備MnO2的實驗中要向反應混合液中不斷滴加氨水,則氨水的作用是___

Ⅱ、有人提出用日光分解KMnO4溶液的方法可制取MnO2,反應方程式為:4KMnO4+2H2O4MnO2↓+4KOH+3O2該反應中cOH-)隨時間的變化曲線如圖2所示,分析曲線的變化趨勢,你認為形成該變化的原因是___

Ⅲ、某興趣小組通過實驗研究MnO2的氧化性進行了一系列的研究。

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___。

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

10.2mol/LNaOH溶液

不變色

B

1滴水

緩慢變淺棕褐色

C

10.1mol/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___。寫出在MnO2迅速氧化I的離子方程式___。

【答案】Fe+4HNO3=Fe(NO3)3+NO+2H2O 可以中和硝酸,增大反應物的轉化率,使原料盡可能多地轉化為MnO2 反應生成的MnO2對該反應起催化作用 A 酸性越強,MnO2氧化能力越強 MnO2+2I+4H+= Mn2++I2+2H2O

【解析】

、(1)軟錳礦中含有少量Fe2O3,在加熱條件下與C反應生成鐵,鐵與稀硝酸反應生成NO氣體,為便于吸收氮氧化物,向乙中通入空氣,空氣中的氧氣將NO氧化成NO2,使氣體呈紅棕色,丙中應盛NaOH溶液等堿性物質,吸收有毒氣體NO2

(2)制備MnO2的實驗中生成HNO3,加入氨水,可以中和硝酸,增大反應物的轉化率,使原料盡可能多地轉化為MnO2;

、反應中c(OH-)t1時突然增大,說明反應速率增大,在其它條件不變的情況下,可考慮生成物起催化作用;

、(1) A中,通過溶液變紅,可說明MnO2固體將Fe2+氧化為Fe3+;B中,Fe3+沒有還原性,MnO2不能表現(xiàn)氧化性;C中,不管是否將SO32-氧化,都產生白色沉淀;D中,MnO2固體加入到稀鹽酸中,不發(fā)生反應。

2)從溶液的酸堿性及產生的現(xiàn)象,可得出酸性越強,I-轉化為I2的反應速率越快,現(xiàn)象越明顯,MnO2氧化能力越強的結論;MnO2在酸性溶液中氧化I,生成Mn2+、I2H2O。

、(1)軟錳礦中含有少量Fe2O3,在加熱條件下與C反應生成鐵,鐵與稀硝酸反應生成NO氣體。反應的方程式為Fe+4HNO3=Fe(NO3)3+NO↑+2H2O;答案為:Fe+4HNO3=Fe(NO3)3+NO↑+2H2O;

(2)制備MnO2的實驗中生成HNO3,加入氨水,可以中和硝酸,增大反應物的轉化率,使原料盡可能多地轉化為MnO2;答案為:可以中和硝酸,增大反應物的轉化率,使原料盡可能多地轉化為MnO2;

、反應中c(OH-)t1時突然增大,說明反應速率增大,在其它條件不變的情況下,可考慮生成物MnO2起催化作用;答案為:反應生成的MnO2對該反應起催化作用;

、(1) A中,通過溶液變紅,可說明MnO2固體將Fe2+氧化為Fe3+,A符合題意;

B中,Fe3+沒有還原性,MnO2不能表現(xiàn)氧化性,B不合題意;

C中,不管是否將SO32-氧化,都產生白色沉淀,C不合題意;

D中,MnO2固體加入到稀鹽酸中,不發(fā)生反應,D不合題意。

故選A;

2)從溶液的酸堿性及產生的現(xiàn)象,可得出酸性越強,I-轉化為I2的反應速率越快,現(xiàn)象越明顯,MnO2氧化能力越強的結論;答案為:酸性越強,MnO2氧化能力越強;

MnO2在酸性溶液中氧化I,生成Mn2+、I2H2O,反應的離子方程式為MnO2+2I+4H+= Mn2++I2+2H2O;答案為:MnO2+2I+4H+= Mn2++I2+2H2O。

練習冊系列答案
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