Question

12．MnO₂是一種重要的無機(jī)功能材料，蘊藏在海底的豐富的錳結(jié)核礦的主要成分是MnO₂，工業(yè)上從錳結(jié)核礦中制取純凈的MnO₂的工藝流程如圖所示：

（1）為提高硫酸淋洗效果，需要對富集后的礦石進(jìn)行粉碎處理，其目的是加快硫酸的浸取速率步驟Ⅰ中，試劑甲必須具有的性質(zhì)是b．
a．氧化性              b．還原性              c．酸性
（2）步驟Ⅱ中，以NaClO₃為氧化劑，當(dāng)生成0.05mol MnO₂時，消耗0.10mol•L^-1的NaClO₃溶液200mL，該反應(yīng)的離子方程式為2ClO₃^-+5Mn²⁺+4H₂O=5MnO₂+Cl₂↑+8H⁺．已知溶液B中的物質(zhì)之一NaClO₃可循環(huán)用于上述生產(chǎn)，試寫出A與NaOH反應(yīng)生成B的化學(xué)方程式：3Cl₂+6NaOH=5NaCl+NaClO₃+3H₂O．
（3）電解步驟Ⅰ所得溶液也可得到MnO₂，寫出陽極Mn²⁺生成MnO₂的電極方程式Mn²⁺+2H₂O-2e^-=MnO₂+4H⁺，陰極生成的氣體產(chǎn)物是H₂．

Answer 1

分析 （1）工業(yè)上從錳結(jié)核中制取純凈的MnO₂工藝流程中，先選礦富集，錳結(jié)核為錳的氧化物與其它金屬氧化物的混合物，加入稀硫酸和試劑甲發(fā)生反應(yīng)生成Mn²⁺，說明發(fā)生了氧化還原反應(yīng)生成錳離子，則甲為還原劑，在溶液中加入NaClO₃反應(yīng)生成MnO₂、水和氣體A等，A和熱氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成溶液B，溶液B中的產(chǎn)物之一（Q）可循環(huán)用于上述生產(chǎn)證明Q為NaClO₃，則A為Cl₂，B為氯化鈉、氯酸鈉的溶液，二氧化錳不溶于水，得到MnO₂，對礦石進(jìn)行粉碎可提高淋洗效果，加快硫酸的浸取速率；
（2）步驟Ⅱ中，以NaClO₃為氧化劑，當(dāng)生成0.050mol MnO₂時，消耗0.10mol•L^-1 的NaClO₃溶液200mL，利用電子守恒確定還原產(chǎn)物，以此書寫離子反應(yīng)；氯氣與NaOH反應(yīng)可得到NaCl與氯的含氧酸鹽，由工藝流程圖及A中含有可用于循環(huán)生產(chǎn)的物質(zhì)知，氯的含氧酸鹽為NaClO₃（即是Q），由此可寫出相應(yīng)的方程式；由于NaClO₃先需要轉(zhuǎn)化為氯氣，而Cl₂與NaOH反應(yīng)時有一部分氯元素轉(zhuǎn)化為NaCl，故需要補充NaClO₃；
（3）步驟I所得溶液為MnSO₄，錳離子在陽極被氧化為MnO₂；陰極為水電離出的氫離子得到電子生成氫氣．

解答 解：（1）①為提高硫酸淋洗效果，加快硫酸的浸取速率，需要對富集后的礦石進(jìn)行粉碎處理，試劑甲可以把錳元素還原為最低價錳離子，應(yīng)具有還原性，
故答案為：加快硫酸的浸取速率；b；
（2）步驟Ⅲ中，以NaClO₃為氧化劑，當(dāng)生成0.050mol MnO₂時，消耗0.10mol•L^-1 的NaClO₃溶液200mL，設(shè)還原產(chǎn)物中Cl的化合價為x，
則由電子守恒可知，0.05mol×（4-2）=0.1mol/L×0.2L×（5-x），解得x=0，即生成氯氣，則離子反應(yīng)為2ClO₃^-+5Mn²⁺+4H₂O=5MnO₂+Cl₂↑+8H⁺，
上述分析可知，A與氫氧化鈉溶液反應(yīng)為氯氣與NaOH反應(yīng)可得到NaCl與氯的含氧酸鹽，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：3Cl₂+6NaOH=5NaCl+NaClO₃+3H₂O，
故答案為：2ClO₃^-+5Mn²⁺+4H₂O=5MnO₂+Cl₂↑+8H⁺；3Cl₂+6NaOH=5NaCl+NaClO₃+3H₂O；
（3）步驟I所得溶液為MnSO₄，錳離子在陽極被氧化，反應(yīng)為：Mn²⁺+2H₂O-2e^-=MnO₂+4H⁺，陰極氫離子得到電子：2H⁺+2e^-=H₂↑，
故答案為：Mn²⁺+2H₂O-2e^-=MnO₂+4H⁺；H₂．

點評 本題考查了物質(zhì)的分離提純方法和流程分析判斷，主要是物質(zhì)性質(zhì)和實驗基本操作的理解應(yīng)用，氧化還原反應(yīng)產(chǎn)物的分析，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．