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MnO2是一種重要無機材料,粗MnO2的提純是工業(yè)生產的重要環(huán)節(jié).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,流程如下:

(1)第①步發(fā)生反應生成CO2氣體的化學方程式為:
 

(2)第一次過濾后,所得濾液中含有的主要陽離子為
 
;所得濾渣需要洗滌,判斷濾渣已洗滌干凈的方法是
 

(3)完成第②步相關的離子反應:5Mn2++2ClO3-+
 
=5MnO2↓+Cl2↑+
 

第③步蒸發(fā)操作必需的儀器有鐵架臺(含鐵圈)、玻璃棒、酒精燈、
 

已知蒸發(fā)得到的固體中有NaClO3和NaOH,則一定還含有
 
(寫化學式).
(4)粗MnO2樣品的質量為12.69g,第①步反應后,過濾得到8.7gMnO2,并收集到0.224L CO2(標準狀況下),則在第②步反應中至少需要
 
mol NaClO3
考點:物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用
專題:實驗設計題
分析:由制備流程可知,MnO2不溶于硫酸,樣品中的MnO、MnCO3和硫酸反應生成可溶性的MnSO4,濾液中含MnSO4,為保證固體充分溶解,硫酸是過量的,第②步發(fā)生5MnSO4+2NaClO3+4H2O=5MnO2+Cl2↑+Na2SO4+4H2SO4,第③步中發(fā)生氯氣與熱的NaOH發(fā)生氧化還原反應生成NaCl、NaClO3、水,溶液蒸發(fā)可得到固體.
(1)MnO2不溶于硫酸,所以加稀硫酸時樣品中的MnO和MnCO3分別和硫酸反應生成可溶性的MnSO4,同時放出二氧化碳,據此回答;
(2)跟據加稀硫酸時樣品中的MnO和MnCO3分別和硫酸反應生成可溶性的MnSO4來回答;
(3)第②步發(fā)生5MnSO4+2NaClO3+4H2O=5MnO2+Cl2↑+Na2SO4+4H2SO4;蒸發(fā)操作必需的儀器有鐵架臺(含鐵圈)、玻璃棒、酒精燈、蒸發(fā)皿;Cl2通入熱的NaOH溶液中有NaClO3和NaCl生成;
(4)根據質量守恒和化學方程式計算:CO2的物質的量、MnCO3的物質的量以及質量,得出MnO的質量以及物質的量,確定稀硫酸反應時共生成MnSO4的物質的量為0.05mol,根據方程式5MnSO4+2NaClO3+4H2O=5MnO2+Cl2↑+Na2SO4+4H2SO4,可計算出需要NaClO3的物質的量.
解答: 解:由制備流程可知,MnO2不溶于硫酸,樣品中的MnO、MnCO3和硫酸反應生成可溶性的MnSO4,濾液中含MnSO4,為保證固體充分溶解,硫酸是過量的,第②步發(fā)生5MnSO4+2NaClO3+4H2O=5MnO2+Cl2↑+Na2SO4+4H2SO4,第③步中發(fā)生氯氣與熱的NaOH發(fā)生氧化還原反應生成NaCl、NaClO3、水,溶液蒸發(fā)可得到固體.
(1)MnO2不溶于硫酸,所以加稀硫酸時樣品中的MnO和MnCO3分別和硫酸反應生成可溶性的MnSO4,同時產生二氧化碳,發(fā)生的反應為:MnCO3+H2SO4=MnSO4+H2O+CO2↑,
故答案為:MnCO3+H2SO4=MnSO4+H2O+CO2↑;
(2)加稀硫酸時樣品中的MnO和MnCO3分別和硫酸反應生成可溶性的MnSO4,為保證固體充分溶解,硫酸是過量的,第一次過濾后,所得濾液中含有的主要陽離子為
H+、Mn2+,所得濾渣需要洗滌,判斷濾渣已洗滌干凈,只需檢驗最后一次洗滌液中是否含有硫酸根離子即可,方法是:向最后一次洗滌液中加入BaCl2溶液,無渾濁,說明沉淀已洗滌干凈,故答案為:H+、Mn2+;向最后一次洗滌液中加入BaCl2溶液,無渾濁,說明沉淀已洗滌干凈;
(3)MnSO4要轉化為MnO2,需失去電子,故需要加入NaClO3做氧化劑,依據得失電子守恒可以配平,所以反應的化學方程式是:5MnSO4+2NaClO3+4H2O=5MnO2+Cl2↑+Na2SO4+4H2SO4,因此反應的離子方程式是:5Mn2++2ClO3-+4H2O=5MnO2+Cl2↑+8H+,第③屬于蒸發(fā),所以所需的儀器有鐵架臺(含鐵圈)、酒精燈、蒸發(fā)皿、玻璃棒;Cl2通入熱的NaOH溶液中一定發(fā)生氧化還原反應,且氯氣既做氧化劑又做還原劑,NaClO3屬于氧化產物,因此一定有還原產物NaCl,故答案為:4H2O;8H+;
蒸發(fā)皿;NaCl;
(4)由題意知樣品中的MnO和MnCO3質量為12.69g-8.7 g=3.99g.由方程式H2SO4+MnCO3=MnSO4+H2O+CO2↑可知MnCO3的物質的量為0.01mol,質量為115g/mol×0.01mol=1.15g,所以MnO的質量為3.99g-1.15g=2.84g,其物質的量為
2.84g
71g/mol
=0.04mol,因此與稀硫酸反應時共生成MnSO4的物質的量為0.05mol,根據方程式5MnSO4+2NaClO3+4H2O=5MnO2+Cl2↑+Na2SO4+4H2SO4,可計算出需要NaClO3的物質的量為0.02mol.故答案為:0.02mol.
點評:本題通過MnO2的提純綜合考查了常見的基本實驗操作、氧化還原方程式的配平、產物的判斷及有關計算,綜合性強,難度大.
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M5纖維是美國開發(fā)的一種超高性能纖維,下面是以對二甲苯為原料合成M5纖維的合成路線(有些反應未注條件):

請回答:
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、
 
、
 

(2)寫出合成M5的單體F的結構簡式:
 

(3)反應類型:A→B
 
,B→C
 

(4)寫出化學方程式(注明反應條件):
B→C
 
,D→E
 

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25℃時,下列各組離子在指定溶液中一定能大量共存的是( �。�
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;
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;
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;
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(寫化學式);
(2)用化學方法鑒別該井水的步驟是
 
;離子方程式為
 
;
(3)用化學方法鑒別明礬處理后的水的步驟是
 
,離子方程式為
 

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①NaCl溶液  
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④0.1mol?L-1FeCl2溶液 
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A、①②③④⑤
B、④③①②⑤
C、③④①②⑤
D、⑤①③④②

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B濃硫酸蔗糖溴水濃硫酸具有脫水性、氧化性
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A、AB、BC、CD、D

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