Question

MnO₂是重要无机材料，某小组设计了将粗MnO₂（含有MnO、 MnCO₃和Fe₂O₃等杂质）样品转化为纯MnO₂实验，流程如下：

（已知：氧化性强弱顺序： ClO₃^－ > MnO₂ > Fe³⁺）

（1）铝与二氧化锰在高温下发生置换反应，该反应的化学方程式为                   。

（2）请配平第②步反应的离子方程式：

      Mn²⁺ +    ClO₃^-+    H₂O=      MnO₂↓+     Cl₂↑+      H⁺

（3）第③步蒸发操作必需的仪器有铁架台（含铁圈）、玻璃棒、          、         ；

第③步蒸发得到的固体中除了含有NaClO₃和NaOH外，还一定含有         （写化学式）。

（4）若粗MnO₂样品质量为23.0g，标准状况下，第①步反应收集448mLCO₂气体，则原样品中MnCO₃的质量百分含量为          （MnCO₃相对分子质量为115）。

Answer

（1）2Al+ 3MnO2 3Mn + 2Al2O3

（2）5 2 4 5 1 8

（3）酒精灯 蒸发皿 NaCl（4）10.0%。

【解析】

试题分析：粗二氧化锰样品中加入过量的稀硫酸，由于二氧化锰不溶于硫酸，则样品中的氧化锰和碳酸锰分别和硫酸反应生成可溶性的硫酸锰，过滤得滤液为硫酸锰溶液，加入氯酸钠发生反应生成二氧化锰和氯气，再过滤得到滤液和二氧化锰固体，而氯气与热的氢氧化钠反应生成铝酸钠。（1）铝和二氧化锰在高温下发生铝热反应，方程式为2Al+ 3MnO2 3Mn + 2Al2O3。（2）硫酸锰要转化为二氧化锰，失去电子，所以需要加入铝酸钠做氧化剂，依据电子守恒分析，硫酸锰和铝酸钠的比例为5:2，化学计量数依次为5 2 4 5 1 8。（3）第③ 属于蒸发，需要的仪器有铁架台，酒精灯，蒸发皿，玻璃棒等。氯气通入热的氢氧化钠溶液中一定发生氧化还原反应，且氯气即既做氧化剂又做还原剂，铝酸钠属于氧化产物，因此一定有还原产物氯化钠。（4）二氧化碳的物质的量为0.448/22.4=0.02摩尔，则碳酸锰的物质的量为0.02 摩尔，质量为0.02×115=2.3克，则碳酸锰的质量分数=2.3/23.0=10.0%。

考点：物质的分离和提纯