Question

【題目】MnO2是制造干電池的主要原料之一，也是中學(xué)化學(xué)中常見的一種試劑。工業(yè)上Mn(NO3)2和KMnO4為原料制備MnO2，其生產(chǎn)原理如下：用軟錳礦（含MnO2和少量的Fe2O3、SiO2）和碳反應(yīng)制得MnO；再將MnO與稀硝酸反應(yīng)，反應(yīng)后經(jīng)過濾、提純、濃縮，可制得50%的Mn(NO3)2溶液；在一定條件下，把50%的Mn(NO3)2溶液滴加到KMnO4溶液中，發(fā)生如下反應(yīng)：3Mn(NO3)2+2KMnO4+2H2O═5MnO2↓+2KNO3+4HNO3，反應(yīng)生成的沉淀經(jīng)過濾、洗滌、干燥后得到MnO2。

請回答下列問題：

Ⅰ、若將軟錳礦和碳反應(yīng)后的固體產(chǎn)物置于如圖1所示的裝置甲中，與稀硝酸反應(yīng)，觀察到裝置乙中有紅棕色氣體產(chǎn)生。

（1）寫出甲中產(chǎn)生氣體反應(yīng)的化學(xué)方程式___。

（2）在制備MnO2的實驗中要向反應(yīng)混合液中不斷滴加氨水，則氨水的作用是___。

Ⅱ、有人提出用日光分解KMnO4溶液的方法可制取MnO2，反應(yīng)方程式為：4KMnO4+2H2O4MnO2↓+4KOH+3O2↑該反應(yīng)中c（OH-）隨時間的變化曲線如圖2所示，分析曲線的變化趨勢，你認(rèn)為形成該變化的原因是___。

Ⅲ、某興趣小組通過實驗研究MnO2的氧化性進(jìn)行了一系列的研究。

（1）該小組設(shè)計了如下4個方案以驗證MnO2的氧化性，可行的是___。

A．把MnO2固體加入到FeSO4溶液中，再加入KSCN溶液，觀察溶液是否變紅

B．把MnO2固體加入到FeCl3溶液中，再加入KSCN溶液，觀察溶液是否變紅

C．把MnO2固體加入到Na2SO3溶液中，再加入BaCl2觀察是否有白色沉淀生成

D．把MnO2固體加入到稀鹽酸中，觀察是否有黃綠色氣體生成

（2）該小組為研究在不同酸堿性的溶液中MnO2的氧化能力，他們控制KI溶液的濃度和MnO2固體的質(zhì)量相同，恒定實驗溫度在298K，設(shè)計如下對比試驗。

實驗	酸或堿	現(xiàn)象
A	1滴0.2mol/LNaOH溶液	不變色
B	1滴水	緩慢變淺棕褐色
C	1滴0.1mol/L硫酸溶液	迅速變棕褐色

該小組從上述對比實驗中，可以得出的結(jié)論是___。寫出在MnO2迅速氧化I的離子方程式___。

Answer 1

【答案】Fe+4HNO3=Fe(NO3)3+NO↑+2H2O 可以中和硝酸，增大反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，使原料盡可能多地轉(zhuǎn)化為MnO2 反應(yīng)生成的MnO2對該反應(yīng)起催化作用 A 酸性越強，MnO2氧化能力越強 MnO2+2I+4H+= Mn2++I2+2H2O

【解析】

Ⅰ、(1)軟錳礦中含有少量Fe2O3，在加熱條件下與C反應(yīng)生成鐵，鐵與稀硝酸反應(yīng)生成NO氣體，為便于吸收氮氧化物，向乙中通入空氣，空氣中的氧氣將NO氧化成NO2，使氣體呈紅棕色，丙中應(yīng)盛NaOH溶液等堿性物質(zhì)，吸收有毒氣體NO2；

(2)制備MnO2的實驗中生成HNO3，加入氨水，可以中和硝酸，增大反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，使原料盡可能多地轉(zhuǎn)化為MnO2；

Ⅱ、反應(yīng)中c(OH-)在t1時突然增大，說明反應(yīng)速率增大，在其它條件不變的情況下，可考慮生成物起催化作用；

Ⅲ、(1) A中，通過溶液變紅，可說明MnO2固體將Fe2+氧化為Fe3+；B中，Fe3+沒有還原性，MnO2不能表現(xiàn)氧化性；C中，不管是否將SO32-氧化，都產(chǎn)生白色沉淀；D中，MnO2固體加入到稀鹽酸中，不發(fā)生反應(yīng)。

（2）從溶液的酸堿性及產(chǎn)生的現(xiàn)象，可得出酸性越強，I-轉(zhuǎn)化為I2的反應(yīng)速率越快，現(xiàn)象越明顯，MnO2氧化能力越強的結(jié)論；MnO2在酸性溶液中氧化I，生成Mn2+、I2和H2O。

Ⅰ、(1)軟錳礦中含有少量Fe2O3，在加熱條件下與C反應(yīng)生成鐵，鐵與稀硝酸反應(yīng)生成NO氣體。反應(yīng)的方程式為Fe+4HNO3=Fe(NO3)3+NO↑+2H2O；答案為：Fe+4HNO3=Fe(NO3)3+NO↑+2H2O；

(2)制備MnO2的實驗中生成HNO3，加入氨水，可以中和硝酸，增大反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，使原料盡可能多地轉(zhuǎn)化為MnO2；答案為：可以中和硝酸，增大反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，使原料盡可能多地轉(zhuǎn)化為MnO2；

Ⅱ、反應(yīng)中c(OH-)在t1時突然增大，說明反應(yīng)速率增大，在其它條件不變的情況下，可考慮生成物MnO2起催化作用；答案為：反應(yīng)生成的MnO2對該反應(yīng)起催化作用；

Ⅲ、(1) A中，通過溶液變紅，可說明MnO2固體將Fe2+氧化為Fe3+，A符合題意；

B中，Fe3+沒有還原性，MnO2不能表現(xiàn)氧化性，B不合題意；

C中，不管是否將SO32-氧化，都產(chǎn)生白色沉淀，C不合題意；

D中，MnO2固體加入到稀鹽酸中，不發(fā)生反應(yīng)，D不合題意。

故選A；

（2）從溶液的酸堿性及產(chǎn)生的現(xiàn)象，可得出酸性越強，I-轉(zhuǎn)化為I2的反應(yīng)速率越快，現(xiàn)象越明顯，MnO2氧化能力越強的結(jié)論；答案為：酸性越強，MnO2氧化能力越強；

MnO2在酸性溶液中氧化I，生成Mn2+、I2和H2O，反應(yīng)的離子方程式為MnO2+2I+4H+= Mn2++I2+2H2O；答案為：MnO2+2I+4H+= Mn2++I2+2H2O。