Question

MnO₂在电池、玻璃、有机合成等工业生产中应用广泛。利用粗MnO₂(含有杂质MnO和MnCO₃)制取纯MnO₂的流程如下：

请回答下列问题：

(1)为加快酸浸速率可采取的措施有______________________________________(答两点)。酸浸过程中稀硫酸可否用盐酸代替，回答并说明理由_________________________。

(2)操作X的名称是____________。氧化过程反应的离子方程式是________________。

(3)加热条件下Cl₂与NaOH溶液反应，其氧化产物和还原产物的物质的量之比为________。

(4)酸浸过程中得到的溶液所含主要溶质为____________，电解该溶液也可制得MnO₂和H₂，写出该电解过程中阳极的电极反应式________________________________。

(5)MnO₂常用作某些化学反应的催化剂。下图为2H₂O₂=2H₂O+O₂↑反应过程中的能量变化示意图，下列说法正确的是__________。

a．该反应为吸热反应，热效应为△H

b．反应历程b有催化剂参加

c．有催化剂时，该反应的活化能为E₁+E₂

d．改变催化剂，可改变该反应的活化能

Answer

将MnO2粉碎、适当增大硫酸浓度、升高温度等 否 MnO2能与元素反应产生氯气 过滤 5Mn2++2ClO3-+4H2O=5MnO2↓+Cl2↑+8H+ 1：5 MnSO4(或硫酸锰) Mn2+-2e-+2H2O=MnO2↓+4H+ bd

【解析】粗MnO2(含有较多的MnO2和MnCO3)样品加入硫酸，MnO2不溶于硫酸，所以加稀硫酸时样品中的MnO和MnCO3分别和硫酸反应生成可溶性的MnSO4，同时产生二氧化碳，过滤后得二氧化锰固体及含有硫酸锰的滤液，向滤液中加入氯酸钠，反应的离子方程式5Mn2++2ClO3-+4H2O=5MnO2↓+Cl2↑+8H+，将产生的氯气和热的氢氧化钠溶液反应可以得到氯酸钠的溶液，蒸发浓缩结晶可以得到氯酸钠的固体物质，将反应后的溶液过滤得固体二氧化锰和含有硫酸的滤液；

(1)可以通过将MnO2粉碎、适当增大硫酸浓度、升高温度等 措施加快酸浸速率；酸性条件下MnO2能氧化盐酸中的氯离子生成氯气，故酸浸过程中不能用盐酸代替稀硫酸；

(2)除去混合液中的不溶物，应选择的操作X为过滤；氧化过程反应的离子方程式是5Mn2++2ClO3-+4H2O=5MnO2↓+Cl2↑+8H+；

(3)加热条件下Cl2与NaOH溶液反应生成NaCl和NaClO3，发生反应的化学方程式为3Cl2+6NaOH=5NaCl+NaClO3+3H2O，则氧化产物和还原产物的物质的量之比为1:5；

(4)加稀硫酸时样品中的MnO和MnCO3分别和硫酸反应生成可溶性的MnSO4；电解MnSO4溶液也可制得MnO2和H2，电解过程中阳极上发生氧化反应，获得产物为MnO2，则电极反应式为Mn2+-2e-+2H2O=MnO2↓+4H+；

(5)a．由能量变化示意图可知，反应物的总能量高于生成物，该反应为放热反应，热效应为△H，故a错误；b．反应历程b中降低反应的活化能，使反应速率加快，应是有催化剂参加，故b正确；c．有催化剂时，该反应的活化能为E1，故c错误；d．使用不同催化剂，反应的活化能不一样，但不改变反应热效应，故d正确；答案为bd。