Question

【題目】MnO2是一種重要無機材料，粗MnO2的提純是工業(yè)生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。某研究性學習小組設計了將粗MnO2（含有較多的MnO和MnCO3）樣品轉(zhuǎn)化為純MnO2的實驗，流程：

（1）第一次過濾后，所得濾液中含有的主要陽離子為____________________ ；所得濾渣需要洗滌，判斷濾渣已洗滌干凈的方法是__________________________________________

（2）完成第②步相關(guān)的離子反應：________________________________________________.

（3）第③步蒸發(fā)操作必需的儀器有鐵架臺（含鐵圈）、玻璃棒、酒精燈、_______________，已知蒸發(fā)得到的固體中有NaClO3和NaOH，則一定還含有____________（寫化學式）。

（4）粗MnO2樣品的質(zhì)量為12.69g，第①步反應后，過濾得到8.7gMnO2，并收集到0.224LCO2（標準狀況下），則在第②步反應中至少需要_______molNaClO3。

Answer 1

【答案】H+、Mn2+ 向最后一次洗滌液中加入BaCl2溶液，無渾濁，說明沉淀已洗滌干凈 蒸發(fā)皿 NaCl 0.02

【解析】

由制備流程可知，MnO2不溶于硫酸，樣品中的MnO、MnCO3和硫酸反應生成可溶性的MnSO4，濾液中含MnSO4，為保證固體充分溶解，硫酸是過量的，第②步發(fā)生5MnSO4+2NaClO3+4H2O=5MnO2↓+Cl2↑+Na2SO4+4H2SO4，第③步中氯氣與熱的NaOH發(fā)生氧化還原反應生成NaCl、NaClO3、水，溶液蒸發(fā)可得到固體，以此解答。

（1）加稀硫酸時樣品中的MnO和MnCO3分別和硫酸反應生成可溶性的MnSO4，為保證固體充分溶解，硫酸是過量的，第一次過濾后，所得濾液中含有的主要陽離子為：H+、Mn2+；所得濾渣需要洗滌，判斷濾渣已洗滌干凈，只需檢驗最后一次洗滌液中是否含有硫酸根離子即可，方法是：向最后一次洗滌液中加入BaCl2溶液，無渾濁，說明沉淀已洗滌干凈，故答案為：H+、Mn2+；向最后一次洗滌液中加入BaCl2溶液，無渾濁，說明沉淀已洗滌干凈；

（2）MnSO4要轉(zhuǎn)化為MnO2，需失去電子，故需要加入NaClO3做氧化劑，Mn元素化合價從+2價升高至+4價，Cl元素化合價從+5價降低至0價，依據(jù)得失電子守恒以及原子守恒可以配平，所以反應的化學方程式是：5MnSO4+2NaClO3+4H2O=5MnO2↓+Cl2↑+Na2SO4+4H2SO4，因此反應的離子方程式是：；

（3）第③步屬于蒸發(fā)，所以需要的儀器有鐵架臺（含鐵圈）、酒精燈、蒸發(fā)皿、玻璃棒；Cl2通入熱的NaOH溶液中一定發(fā)生氧化還原反應，且氯氣既做氧化劑又做還原劑，NaClO3屬于氧化產(chǎn)物，因此一定有還原產(chǎn)物NaCl；

（4）由題意知樣品中的MnO和MnCO3質(zhì)量為12.69g-8.7 g=3.99g，由方程式H2SO4+MnCO3=MnSO4+H2O+CO2↑可知MnCO3的物質(zhì)的量與生成的二氧化碳物質(zhì)的量相等，為0.01mol，質(zhì)量為115g/mol×0.01mol=1.15g，所以MnO的質(zhì)量為3.99g-1.15g=2.84g，其物質(zhì)的量為=0.04mol，因此與稀硫酸反應時共生成MnSO4的物質(zhì)的量為0.04mol+0.01mol=0.05mol，根據(jù)方程式5MnSO4+2NaClO3+4H2O=5MnO2↓+Cl2↑+Na2SO4+4H2SO4，可計算出需要NaClO3的物質(zhì)的量為0.02mol，故答案為：0.02mol。