Question

【題目】MnO2是一種重要的無機(jī)功能材料，粗MnO2的提純是工業(yè)生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)．某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了將粗MnO2（含有較多的MnO和MnCO3）樣品轉(zhuǎn)化為純MnO2實(shí)驗(yàn)，其流程如下

（1）第①步加稀H2SO4時(shí)，粗MnO2樣品中的_____________（寫化學(xué)式）轉(zhuǎn)化為可溶性物質(zhì)．

（2）第②步反應(yīng)的離子方程式：_______________________

（3）流程中得到MnO2固體操作必需的玻璃儀器有玻璃棒、燒杯、_______________。

（4）已知第③步蒸發(fā)得到的固體中有NaClO3和NaOH，則一定還有含有_________（寫化學(xué)式）．其中用到Cl2的實(shí)驗(yàn)室制法的反應(yīng)離子方程式：_______________________。

（5）若粗MnO2樣品的質(zhì)量為50.76g，第①步反應(yīng)后，經(jīng)過濾得到34.8gMnO2，并收集到0.896LCO2（標(biāo)準(zhǔn)狀況下），則在第②步反應(yīng)中至少需要____________ gNaClO3．[M (NaClO3)=106.5]

（6）第①步酸溶產(chǎn)生的CO2與NH3反應(yīng)可合成化肥尿素[化學(xué)式為CO(NH2)2]。己知：

①2NH3(g)＋CO2(g)=NH2CO2NH4(s); ΔH=－159.5kJ·mol－1

②NH2CO2NH4(s)=CONH2)2(s)＋H2O(g); ΔH=＋116.5kJ·mol－1

③H2O(l)=H2O(g) ΔH=＋44.0kJ·mol－1

寫出CO2與NH3合成尿素和液態(tài)水的熱化學(xué)反應(yīng)方程式______________。

Answer 1

【答案】MnO、MnCO32ClO3-+4H2O+5Mn2+=5MnO2↓+Cl2↑+8H+漏斗NaCl4H++ MnO2+2Cl- Cl2↑+Mn2++2H2O8.522NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(l); ΔH＝–87.0kJ·mol－1

【解析】

試題分析：由制備流程可知，MnO2不溶于硫酸，樣品中的MnCO3和硫酸反應(yīng)生成可溶性的MnSO4，濾液中含MnSO4，第②步發(fā)生5MnSO4+2NaClO3+4H2O=5MnO2↓+Cl2↑+Na2SO4+4H2SO4，第③步中發(fā)生氯氣與熱的NaOH發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成NaCl、NaClO3、水，溶液蒸發(fā)可得到固體，結(jié)合選項(xiàng)分析解答。

解析：由制備流程可知，MnO2不溶于硫酸，樣品中的MnCO3和硫酸反應(yīng)生成可溶性的MnSO4，濾液中含MnSO4，第②步發(fā)生5MnSO4+2NaClO3+4H2O=5MnO2↓+Cl2↑+Na2SO4+4H2SO4，第③步中發(fā)生氯氣與熱的NaOH發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成NaCl、NaClO3、水，溶液蒸發(fā)可得到固體，則

（1）只有MnO2不與硫酸反應(yīng)，則MnO和MnCO3轉(zhuǎn)化為可溶性物質(zhì)；

（2）MnSO4要轉(zhuǎn)化為MnO2，需失去電子，故需要加入NaClO3做氧化劑，依據(jù)得失電子守恒可以配平，所以反應(yīng)的化學(xué)方程式是：5MnSO4+2NaClO3+4H2O=5MnO2↓+Cl2↑+Na2SO4+4H2SO4，因此反應(yīng)的離子方程式是：2ClO3-+4H2O+5Mn2+=5MnO2↓+Cl2↑+8H+；

（3）流程中得到MnO2固體操作是過濾，必需的玻璃儀器有玻璃棒、燒杯、漏斗；

（4）Cl2通入熱的NaOH溶液中一定發(fā)生氧化還原反應(yīng)，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；實(shí)驗(yàn)室制備氯氣的離子方程式為4H++ MnO2+2Cl- Cl2↑+Mn2++2H2O ；

（5）由題意知樣品中的MnO和MnCO3質(zhì)量為50.76g-34.8 g=15.96g。0.896LCO2（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）是0.04mol，由方程式H2SO4+MnCO3=MnSO4+H2O+CO2↑可知MnCO3的物質(zhì)的量為0.04mol，質(zhì)量為115g/mol×0.04mol=4.6g，所以MnO的質(zhì)量為15.96g-4.6g=11.36g，其物質(zhì)的量為11.36g÷71g/mol=0.16mol，因此與稀硫酸反應(yīng)時(shí)共生成MnSO4的物質(zhì)的量為0.20mol，根據(jù)方程式5MnSO4+2NaClO3+4H2O=5MnO2↓+Cl2↑+Na2SO4+4H2SO4，可計(jì)算出需要NaClO3的物質(zhì)的量為0.08mol，質(zhì)量是0.08mol×106.5g/mol＝8.52g；

（6）己知：①2NH3(g)＋CO2(g)=NH2CO2NH4(s) ΔH=－159.5kJ·mol－1

②NH2CO2NH4(s)=CONH2)2(s)＋H2O(g) ΔH=＋116.5kJ·mol－1

③H2O(l)=H2O(g) ΔH=＋44.0kJ·mol－1

則根據(jù)蓋斯定律可知①－②－③即得到CO2與NH3合成尿素和液態(tài)水的熱化學(xué)反應(yīng)方程式為2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(l) ΔH＝–87.0kJ·mol－1。