Question

粗MnO2样品中含有较多的MnO和MnCO3杂质，如图是提纯MnO2的一种方案．（1）写出步骤①中生成CO2的反应的化

粗MnO2样品中含有较多的MnO和MnCO3杂质，如图是提纯MnO2的一种方案．（1）写出步骤①中生成CO2的反应的化学方程式：______．（2）步骤②中反应的离子方程式为：______．（3）溶液B中的溶质有NaCl和X，X可循环用于上述生产，则X为______，X与NaCl的物质的量之比为______．实际生产流程中，是否需要补充物质X？说明理由：______．（4）电解MnSO4溶液也可以制取MnO2，电解时，MnO2在______极上析出，另一个电极上的反应是______．（5）由Mn2+制MnO2的另一种方法是调节MnSO4溶液pH至6.0，缓慢滴入0.50mol?L-1 Na2CO3溶液，过滤，得滤渣（主要成分为MnCO3）；滤渣经洗涤、干燥、灼烧，制得较纯的MnO2．沉淀操作若改为“向0.50mol?L-1 Na2CO3溶液中缓慢滴加Mn2+溶液”，则滤渣中会混有较多Mn（OH）2沉淀，解释其原因：______． {已知：Ksp（MnCO3）=1.8×10-11，Ksp[Mn（OH）2]=1.6×10-13．}．

Answer 1

MnO₂不溶于硫酸，所以加稀硫酸时样品中的MnO和MnCO₃分别和硫酸反应生成可溶性的MnSO₄，MnCO₃与反应生成二氧化碳，反应②发生MnSO₄+2NaClO₃=MnO₂↓+2ClO₂↑+Na₂SO₄，溶液B中的溶质有NaCl和X，X可循环用于上述生产，则X为NaClO₃，反应③发生6NaOH+6ClO₂=NaCl+5NaClO₃+3H₂O，
（1）步骤①中生成CO₂的反应的化学方程式为MnCO₃+H₂SO₄═MnSO₄+H₂O+CO₂↑，故答案为：MnCO₃+H₂SO₄═MnSO₄+H₂O+CO₂↑；
（2）步骤②中反应的离子方程式为Mn²⁺+2ClO₃^-=MnO₂↓+2ClO₂↑，故答案为：Mn²⁺+2ClO₃^-=MnO₂↓+2ClO₂↑；
（3）由上述分析可知X为NaClO₃，反应③发生6NaOH+6ClO₂=NaCl+5NaClO₃+3H₂O，则X与NaCl的物质的量之比为5：1，实际生产流程中，需要补充物质X，结合②③中的反应可知，加入6molX最后循环利用的为5mol，反应中有一部分NaClO₃最终转化为NaCl，
故答案为：NaClO₃；5：1；反应中有一部分NaClO₃最终转化为NaCl；
（4）电解MnSO₄溶液也可以制取MnO₂，Mn元素的化合价升高，失去电子被氧化，则在阳极上生成，阴极上氢离子得到电子，阴极反应为2H⁺+2e^-=H₂↑，
故答案为：阳；2H⁺+2e^-=H₂↑；
（5）由Ksp（MnCO₃）=1.8×10^-11，Ksp[Mn（OH）₂]=1.6×10^-13可知，调节MnSO₄溶液pH至6.0，缓慢滴入0.50mol?L^-1 Na₂CO₃溶液，酸性条件下生成MnCO₃，而改为向0.50mol?L^-1 Na₂CO₃溶液中缓慢滴加Mn²⁺溶液，碳酸钠溶液的碱性强，由Ksp可知，先生成Mn（OH）₂，故答案为：碳酸钠溶液的碱性强，先生成Mn（OH）₂．