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）完成第②步反应的离子方程式并配平：□______+□ClO3-+□______=□MnO2↓+□Cl2↑+□______．（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含有NaClO3和NaOH，则一定还含有______（写化学式）．（4）用浓硫酸来配制本实验需要的稀硫酸，进行如下操作，其中会使所配溶液浓度偏高的是______A 用量筒量取浓硫酸倒入小烧杯后，用蒸馏水洗涤量筒并将洗涤液转移到小烧杯中 B 定容时仰视 C用量筒量取浓硫酸时，读数时仰视D容量瓶中有水，未进行干燥（5）若粗MnO2样品的质量为12.69g，第①步反应后，经过滤得到8.7g MnO2，并收集到0.224L CO2（标准状况下），则在第②步反应中至少需要______mol NaClO3．

Answer 1

由制备流程可知，MnO₂不溶于硫酸，样品中的MnCO₃和硫酸反应生成可溶性的MnSO₄，滤液中含MnSO₄，第②步发生5MnSO₄+2NaClO₃+4H₂O=5MnO₂+Cl₂↑+Na₂SO₄+4H₂SO₄，第③步中发生氯气与热的NaOH发生氧化还原反应生成NaCl、NaClO₃、水，溶液蒸发可得到固体．
（1）只有MnO₂不与硫酸反应，则MnO和MnCO₃转化为可溶性物质，故答案为：MnO和MnCO₃；
（2）MnSO₄要转化为MnO₂，需失去电子，故需要加入NaClO₃做氧化剂，依据得失电子守恒可以配平，所以反应的化学方程式是：5MnSO₄+2NaClO₃+4H₂O=5MnO₂+Cl₂↑+Na₂SO₄+4H₂SO₄，因此反应的离子方程式是：5Mn²⁺+2ClO₃^-+4H₂O=5MnO₂+Cl₂↑+8H⁺，故答案为：5Mn²⁺；2；4H₂O；5；1；8H⁺；
（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）A．量筒使用错误，使用量同时不需要洗涤量筒，若洗涤量筒并将洗涤液倒入烧杯，相当多量取硫酸，n值偏高，c偏高，故A正确；
B．定容时仰视液面导致液体的体积偏大，所配制溶液的物质的量浓度偏低，故B错误；
C．用量筒量取浓硫酸时，读数时仰视，导致浓硫酸液体的体积偏大，n值偏高，c偏高，故C正确；
D．容量瓶水洗未干燥，对溶质的物质的量和溶液的体积无影响，所以对配制溶液的物质的量浓度无影响，故D错误；
故选AC；
（5）由题意知样品中的MnO和MnCO₃质量为12.69g-8.7 g=3.99g．由方程式H₂SO₄+MnCO₃=MnSO₄+H₂O+CO₂↑可知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．