Question

MnO₂是一种重要的无机功能材料，粗MnO₂的提纯是工业生产的重要环节。某研究性学习小组设计了将粗MnO₂（含有较多的MnO和MnCO₃）样品转化为纯MnO₂的实验，其流程如下：

（1）第①步加稀H₂SO₄时，粗MnO₂样品中的            （写化学式）转化为可溶性物质，写出产生CO₂这一步的化学方程式         。

（2）第②步反应的离子方程式是              。

（3）第③步蒸发操作必需的仪器有铁架台（含铁圈）、酒精灯、玻璃棒、           ，已知蒸发得到的固体中有NaClO₃和NaOH，则一定还含有              （写化学式）。

（4）若粗MnO₂样品的质量为12.69g，第①步反应后，经过滤得到8.7g MnO₂，并收集到0.224L CO₂（标准状况下），则在第②步反应中至少需要          mol NaClO₃。

Answer

（1）MnO和MnCO3 MnCO3+H2SO4=MnSO4+CO2↑+H2O

（2）2ClO3－+5Mn2++4H2O=5MnO2+Cl2↑+8H+

（3）蒸发皿 NaCl（4）0.02

【解析】

试题分析：

（1）第①步加稀H2SO4时，粗MnO2中的MnO和MnCO3能溶解为Mn2+，MnO溶于稀H2SO4为金属氧化物与酸的反应，MnCO3溶于稀H2SO4为金属的碳酸盐与酸的反应，将产生二氧化碳，则有反应方程式：MnCO3+H2SO4=MnSO4+CO2↑+H2O。

（2）根据流程图可知，第②步为NaClO3将Mn2+氧化为MnO2，本身被还原为Cl2，则有反应方程式：2ClO3－+5Mn2++4H2O=5MnO2+Cl2↑+8H+。

（3）第③步蒸发操作必需的仪器有铁架台（含铁圈）、酒精灯、玻璃棒、蒸发皿。根据氧化还原反应可知，Cl2生成NaClO3时化合价升高，则必然有化合价降低，即Cl2生成NaCl，由此可得知蒸发得到的固体中有NaClO3、NaCl及为反应完的NaOH。

（4）第①步反应后，收集到0.224L CO2（标准状况下），则根据MnCO3+H2SO4=MnSO4+CO2↑+H2O可知，n(MnCO3)=n(CO2)= =0.01mol，m(MnCO3)=n(MnCO3)×M(MnCO3)=0.01mol×115g/mol=1.15g，则原样品中MnO的质量=12.69g－1.15g－8.7g =2.84g。n(MnO)= = =0.04mol。由此可得第①步反应后的滤液中n(Mn2+)=0.05mol，根据2ClO3－+5Mn2++4H2O=5MnO2+Cl2↑+8H+可知，至少需要0.02mol NaClO3。

考点：考查工艺流程