Question

MnO₂又名黑锰矿，主要用于生产优质软磁铁氧体。MnO₂的合成方法按制备工艺中所用原料的不同，分为固相合成和液相合成。已知：MnO₂不溶于水，其中锰的价态有+2价，也可能有+3价和+4价。请回答下列问题：

(1)若Mn₃O₄中锰的价态看作由+2和+4价组成，写出它由氧化物形成的表达式：_____

(2)MnOOH中锰的价态为________价，写出②的化学方程式：____；碱性锌锰干电池的电池反应为：Zn+2MnO₂ + 2H₂O=Zn(OH)₂ + 2MnOOH，写出该电池正极的电极反应式______

(3)将(NH₄)₂SO₄溶于水使锰的悬浊液显酸性，随即缓慢地产生气泡，试用相应的离子方程式解释原因____________。过滤出的Mn(OH)₂需要洗涤，简要说明洗涤沉淀的操作过程：________。

(4)若③中收集到672mL(标准状况下)的H₂，则理论上可以得到_________g Mn₃O₄。

Answer

2MnO·MnO2或MnO2·2MnO +3 12Mn2O3+CH48Mn3O4+CO2+2H2O MnO2+e-+H2O=MnOOH+OH- Mn+2NH4++2H2O=Mn2++H2↑+2NH3·H2O 向过滤器中加蒸馏水浸没沉淀，待水自然流出后，重复上述操作2-3次 2.29

【解析】

由制备流程可知，MnOOH焙烧生成Mn2O3，②中发生12Mn2O3+CH48Mn3O4+CO2+2H2O，Mn3O4中锰的价态看作由+2和+4价组成，可写成2MnO∙MnO2，金属锰的悬浊液与硫酸铵发生反应为Mn+2NH4++2H2O=Mn2++H2↑+2NH3∙H2O，过滤出的Mn(OH)2需要洗涤，在空气中加热生成Mn3O4，以此来解答。

(1)若Mn3O4中锰的价态看作由+2和+4价组成，它由氧化物形成的表达式2MnO∙MnO2或MnO2∙2MnO；

(2)MnOOH中O为-2价，H为+1价，由化合物中正负化合价的代数和为0可知，则锰的价态为+3；②的化学方程式为12Mn2O3+CH48Mn3O4+CO2+2H2O；碱性锌锰干电池的电池反应为：Zn+2MnO2 + 2H2O=Zn(OH)2 + 2MnOOH，负极为：Zn-2e-+2OH-= Zn(OH)2，正极反应式可由总反应减去负极反应，该电池正极的电极反应式MnO2+e-+H2O =MnOOH + OH-；

(3)将(NH4)2SO4溶于水使锰的悬浊液显酸性，随即缓慢地产生气泡，用相应的离子方程式解释原因为Mn+2NH4++2H2O=Mn2++H2↑+2NH3∙H2O；过滤出的Mn(OH)2需要洗涤，简要说明洗涤沉淀的操作过程为向过滤器中加蒸馏水浸没沉淀，待水自然流出后，重复上述操作2-3次；
(4)由Mn+2NH4++2H2O=Mn2++H2↑+2NH3∙H2O、6Mn(OH)2+O22Mn3O4+6H2O可知，存在关系3H2～Mn3O4，则③中收集到672mL(标准状况下)的H2，则理论上可以得到Mn3O4的质量为××229g/mol=2.29g。