Question

【題目】Mn2O3是一種重要的工業原料，在電磁和有機合成等領域應用廣泛。某學習小組在實驗室用CH4還原MnO2制備Mn2O3，并測定產品純度。請回答下列問題：

Ⅰ.制備(實驗裝置如圖所示)

已知：Al4C3+12H2O==4Al(OH)3+3CH4↑。

(1)儀器a的名稱為______________________

(2)用稀醋酸代替水的優點有________________________________________

(3)連接好實驗裝置，檢驗裝置的氣密性并加入相應試劑。向燒瓶中滴加稀醋酸之后，在點燃酒精燈之前應進行的操作是__________________________________

(4)儀器b中同時生成兩種能參與大氣循環的物質，該反應的化學方程式為______________

(5)指出上述實驗裝置有一處明顯的缺陷____________________________

Ⅱ.測定產品中Mn2O3的純度(只考慮產品中混有少量未參與反應的MnO2)

ⅰ.實驗結束后，取儀器b中所得固體7.19g，加入足量硫酸酸化的KI溶液，使固體中錳元素全部轉化為Mn2+；

ⅱ.將所得溶液稀釋至500mL；

ⅲ.取25.00mL稀釋后的溶液，滴加幾滴淀粉溶液，用0.200molL-1的Na2S2O3標準溶液滴定，達到滴定終點時，消耗25.00mLNa2S2O3標準溶液。(已知：I2+2 Na2S2O3==Na2S4O6+2NaI)

（1）步驟ⅰ中發生反應的離子方程式為________________________________________

（2）滴定終點的標志是__________________________________________________

（3）所取固體中Mn2O3的質量分數為___________________(計算結果精確到0.1％)

（4）下列操作使測定結果偏高的是______________

A.滴定前平視，滴定終點俯視讀數

B.盛放Na2S2O3標準溶液的滴定管未用標準液潤洗

C.硫酸酸化的KI溶液在空氣中靜置時間過長

D.滴定前正常，滴定后滴定管尖嘴內有氣泡

Answer 1

【答案】球形干燥管 溶解Al(OH)3提高Al4C3的利用率 在裝置出口處收集氣體驗純 CH4+ 8MnO2 4Mn2O3+CO2↑+2H2O 缺少甲烷的尾氣處理裝置 Mn2O3+2I- +6H+==2Mn2++ I2+ 3H2O MnO2+2I- + 4H+==Mn2++ I2+ 2H2O 最后一滴Na2S2O3標準液滴入，溶液由藍色變為無色，且半分鐘不變色 87.9％ AD

【解析】

Ⅰ.（1）根據儀器的構造及用途作答；

（2）稀醋酸可以溶解Al(OH)3；

（3）甲烷不純點燃時易引起爆炸；

（4）根據已知信息及元素守恒書寫化學方程式；

（5）裝置中過量的甲烷需處理；

Ⅱ. （1）固體中錳元素全部轉化為Mn2+，依據氧化還原反應規律作答；

（2）I2遇淀粉會變藍，因反應生成的I2會與標準Na2S2O3溶液反應生成I-，據此分析用淀粉作指示劑時達到終點的現象；

（3）根據關系式I22 Na2S2O3得出I2的物質的量，設Mn2O3的物質的量為x mol，MnO2的物質的量為y mol，結合步驟ⅰ的方程式根據元素守恒原則計算得出結論；

（4）結合公式c(測) = ，再依據不當操作對測定結果的影響分析作答。

Ⅰ.（1）圖中a為球形干燥管，

故答案為：球形干燥管；

（2）根據給定條件可知，制備甲烷的化學方程式為：Al4C3+12H2O==4Al(OH)3+3CH4↑，稀醋酸可以溶解Al(OH)3，提高Al4C3的利用率，

故答案為：溶解Al(OH)3提高Al4C3的利用率；

（3）因制取的甲烷成分不純點燃會引起爆炸，所以在點燃酒精燈之前應進行的操作是在裝置出口處收集氣體驗純，

故答案為：在裝置出口處收集氣體驗純；

（4）因CH4可還原MnO2生成Mn2O3，C元素生成CO2，根據元素守恒并結合氧化還原反應的規律可知兩種能參與大氣循環的物質為CO2和H2O，其化學方程式為：CH4+ 8MnO2 4Mn2O3+CO2↑+2H2O，

故答案為：CH4+ 8MnO2 4Mn2O3+CO2↑+2H2O；

（5）此裝置中缺少甲烷的尾氣處理裝置，

故答案為：缺少甲烷的尾氣處理裝置；

Ⅱ.（1）固體中有Mn2O3和MnO2，I-具有還原性，與固體反應生成錳離子，其相應的離子方程式為：Mn2O3+2I- +6H+==2Mn2++ I2+ 3H2O ， MnO2+2I- + 4H+==Mn2++ I2+ 2H2O，

故答案為：Mn2O3+2I- +6H+==2Mn2++ I2+ 3H2O ， MnO2+2I- + 4H+==Mn2++ I2+ 2H2O；

（2）滴定終點的標志是最后一滴Na2S2O3標準液滴入，溶液由藍色變為無色，且半分鐘不變色，

故答案為：最后一滴Na2S2O3標準液滴入，溶液由藍色變為無色，且半分鐘不變色；

（3）設Mn2O3的物質的量為x mol，MnO2的物質的量為y mol，則158 g/mol×x + 87×y = 7.19 g ①，又Mn2O3+2I- +6H+==2Mn2++ I2+ 3H2O ， MnO2+2I- + 4H+==Mn2++ I2+ 2H2O，則生成的I2的物質的量為（x+y）mol，標準Na2S2O3的物質的量為0.200molL-12510-3 L = 0.005 mol，根據I2+2 Na2S2O3 =Na2S4O6+2NaI可知，反應的I2的物質的量 = × = 0.05 mol，則x+y = 0.05 mol ②，結合①和②式解得，x = 0.04，y = 0.01，所以Mn2O3的質量分數為 87.9%，

故答案為：87.9%；

（4）A. 滴定前平視，滴定終點俯視讀數，則標準液的體積讀數偏小，c(測) = ，待測液中I2的物質的量偏小，通過計算得出最終使Mn2O3的純度偏高，A項正確；

B. 盛放Na2S2O3標準溶液的滴定管未用標準液潤洗，標準液濃度偏低，消耗的標準液體積偏大，I2的總物質的量偏大，通過計算得出最終使Mn2O3的純度偏低，B項錯誤；

C.硫酸酸化的KI溶液在空氣中靜置時間過長，溶液中的I-部分會被氧化成I2，則消耗的Na2S2O3標準液體積偏大，通過計算得出最終使Mn2O3的純度偏低，C項錯誤；

D.滴定前正常，滴定后滴定管尖嘴內有氣泡，則標準液的體積讀數偏小，根據c(測) = ，待測液中I2的物質的量偏小，通過計算得出最終使Mn2O3的純度偏高，D項正確；

答案選AD。