Question

MnO₂是一種重要的無機功能材料，粗MnO₂的提純是工業生產的重要環節。某研究性學習小組設計了將粗MnO₂(含有較多的MnO和MnCO₃)樣品轉化為純MnO₂的實驗，其流程如下：

(1)第①步加稀H₂SO₄時，粗MnO₂樣品中的       (寫化學式)轉化為可溶性物質。
(2)第②步反應的離子方程式是       ＋ClO₃^－＋       =MnO₂↓＋Cl₂↑＋     。
(3)第③步蒸發操作必需的儀器有鐵架臺(含鐵圈)、       、       、       ，已知蒸發得到的固體中有NaClO₃和NaOH，則一定還含有       (寫化學式)。
(4)若粗MnO₂樣品的質量為12.69 g，第①步反應后，經過濾得到8.7 g MnO₂，并收集到0.224 L CO₂(標準狀況下)，則在第②步反應中至少需要       mol NaClO₃。

Answer 1

(1)MnO、MnCO₃
(2)5　Mn^2＋　2　4　H₂O　5　1　8　H^＋
(3)酒精燈　蒸發皿　玻璃棒　NaCl
(4)0.02

本題以MnO₂的提純為背景，考查氧化還原反應方程式的配平、物質的分離與提純、物質的量的有關計算等知識。(1)分析生產流程圖知樣品中的MnO、MnCO₃可與稀硫酸反應轉化為MnSO₄而進入濾液。(2)用化合價升降法不難寫出并配平第②步反應的離子方程式：5Mn^2＋＋2ClO₃^－＋4H₂O=5MnO₂↓＋Cl₂↑＋8H^＋。(3)Cl₂通入熱NaOH溶液中，生成的NaClO₃顯然是氧化產物，那么0價的氯元素化合價降低生成的還原產物必然是NaCl。(4)n(MnCO₃)＝n(CO₂)＝＝0.01 mol，n(MnO)＝＝0.04 mol，故MnO、MnCO₃溶于稀硫酸生成的Mn^2＋的物質的量n(Mn^2＋)＝n(MnO)＋n(MnCO₃)＝0.05 mol，由第②步反應化學方程式知氧化Mn^2＋至少需NaClO₃∶×0.05 mol＝0.02 mol。