Question

MnO2是一种重要的无机功能材料，粗MnO2的提纯是工业生产的重要环节．某研究性学习小组设计了将粗MnO2（含

MnO2是一种重要的无机功能材料，粗MnO2的提纯是工业生产的重要环节．某研究性学习小组设计了将粗MnO2（含有较多的MnO和MnCO3）样品转化为纯MnO2实验，其流程如下：（1）第①步加稀H2SO4时，粗MnO2样品中的______（写化学式）转化为可溶性物质．（2）第②步反应的离子方程式5Mn2++2ClO3-+4H2O=5MnO2↓+Cl2↑+8H+，请用单线桥法表示电子的转移情况．（3）第③步蒸发操作必需的仪器有铁架台（含铁圈）、酒精灯、______、______，已知蒸发得到的固体中有NaClO3和NaOH，则一定还有含有______（写化学式）．（4）若粗MnO2样品的质量为 12.69g，第①步反应后，经过滤得到 8.7gMnO2，并收集到0.224LCO2（标准状况下），则在第②步反应中至少需要______ mol NaClO3．

Answer 1

粗MnO₂（含有较多的MnO和MnCO₃）样品加入硫酸，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，同时产生二氧化碳，向硫酸锰中加入氯酸钠，反应的离子方程式5Mn²⁺+2ClO₃^-+4H₂O=5MnO₂↓+Cl₂↑+8H⁺，将产生的氯气和热的氢氧化钠溶液反应可以得到氯酸钠的溶液，蒸发浓缩结晶可以得到氯酸钠的固体物质．
（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，所以答案是粗MnO₂样品中的MnO₂和MnCO₃转化为可溶性物质，
故答案为：MnO₂和MnCO₃；
（2）MnSO₄要转化为MnO₂，需失去电子，故需要加入NaClO₃做氧化剂，以反应的化学方程式是：5MnSO₄+2NaClO₃+4H₂O=5MnO₂+Cl₂↑+Na₂SO₄+4H₂SO₄，反应中，Mn失电子，Cl得电子，得电子数=失电子数=转移电子数=10，电子转移为：，故答案为：；
（3）第③属于蒸发，所以所需的仪器有铁架台（含铁圈）、酒精灯、蒸发皿、玻璃棒；Cl₂通入热的NaOH溶液中一定发生氧化还原反应，且氯气既做氧化剂又做还原剂，NaClO₃属于氧化产物，因此一定有还原产物NaCl，故答案为：蒸发皿、玻璃棒；NaCl；
（4）根据质量守恒和化学方程式计算，CO₂的物质的量为0.01mol，则MnCO₃的物质的量为0.01mol，质量为115g/mol×0.01mol=1.15g，所以MnO的质量为3.99g-1.15g=2.84g，其物质的量为

2.84g

71g/mol

=0.04mol，因此与稀硫酸反应时共生成MnSO₄的物质的量为0.05mol，根据方程式5MnSO₄+2NaClO₃+4H₂O=5MnO₂+Cl₂↑+Na₂SO₄+4H₂SO₄，可计算出需要NaClO₃的物质的量为0.02mol．
故答案为：0.02．