Question

【題目】Mn2O3是一種重要的工業(yè)原料，在電磁和有機合成等領域應用廣泛。某學習小組在實驗室用CH4還原MnO2制備Mn2O3，并測定產(chǎn)品純度。請回答下列問題：

Ⅰ.制備(實驗裝置如圖所示)

已知：Al4C3+12H2O==4Al(OH)3+3CH4↑。

(1)儀器a的名稱為______________________

(2)用稀醋酸代替水的優(yōu)點有________________________________________

(3)連接好實驗裝置，檢驗裝置的氣密性并加入相應試劑。向燒瓶中滴加稀醋酸之后，在點燃酒精燈之前應進行的操作是__________________________________

(4)儀器b中同時生成兩種能參與大氣循環(huán)的物質，該反應的化學方程式為______________

(5)指出上述實驗裝置有一處明顯的缺陷____________________________

Ⅱ.測定產(chǎn)品中Mn2O3的純度(只考慮產(chǎn)品中混有少量未參與反應的MnO2)

ⅰ.實驗結束后，取儀器b中所得固體7.19g，加入足量硫酸酸化的KI溶液，使固體中錳元素全部轉化為Mn2+；

ⅱ.將所得溶液稀釋至500mL；

ⅲ.取25.00mL稀釋后的溶液，滴加幾滴淀粉溶液，用0.200molL-1的Na2S2O3標準溶液滴定，達到滴定終點時，消耗25.00mLNa2S2O3標準溶液。(已知：I2+2 Na2S2O3==Na2S4O6+2NaI)

（1）步驟ⅰ中發(fā)生反應的離子方程式為________________________________________

（2）滴定終點的標志是__________________________________________________

（3）所取固體中Mn2O3的質量分數(shù)為___________________(計算結果精確到0.1％)

（4）下列操作使測定結果偏高的是______________

A.滴定前平視，滴定終點俯視讀數(shù)

B.盛放Na2S2O3標準溶液的滴定管未用標準液潤洗

C.硫酸酸化的KI溶液在空氣中靜置時間過長

D.滴定前正常，滴定后滴定管尖嘴內有氣泡

Answer 1

【答案】球形干燥管 溶解Al(OH)3提高Al4C3的利用率 在裝置出口處收集氣體驗純 CH4+ 8MnO2 4Mn2O3+CO2↑+2H2O 缺少甲烷的尾氣處理裝置 Mn2O3+2I- +6H+==2Mn2++ I2+ 3H2O MnO2+2I- + 4H+==Mn2++ I2+ 2H2O 最后一滴Na2S2O3標準液滴入，溶液由藍色變?yōu)闊o色，且半分鐘不變色 87.9％ AD

【解析】

Ⅰ.（1）根據(jù)儀器的構造及用途作答；

（2）稀醋酸可以溶解Al(OH)3；

（3）甲烷不純點燃時易引起爆炸；

（4）根據(jù)已知信息及元素守恒書寫化學方程式；

（5）裝置中過量的甲烷需處理；

Ⅱ. （1）固體中錳元素全部轉化為Mn2+，依據(jù)氧化還原反應規(guī)律作答；

（2）I2遇淀粉會變藍，因反應生成的I2會與標準Na2S2O3溶液反應生成I-，據(jù)此分析用淀粉作指示劑時達到終點的現(xiàn)象；

（3）根據(jù)關系式I22 Na2S2O3得出I2的物質的量，設Mn2O3的物質的量為x mol，MnO2的物質的量為y mol，結合步驟ⅰ的方程式根據(jù)元素守恒原則計算得出結論；

（4）結合公式c(測) = ，再依據(jù)不當操作對測定結果的影響分析作答。

Ⅰ.（1）圖中a為球形干燥管，

故答案為：球形干燥管；

（2）根據(jù)給定條件可知，制備甲烷的化學方程式為：Al4C3+12H2O==4Al(OH)3+3CH4↑，稀醋酸可以溶解Al(OH)3，提高Al4C3的利用率，

故答案為：溶解Al(OH)3提高Al4C3的利用率；

（3）因制取的甲烷成分不純點燃會引起爆炸，所以在點燃酒精燈之前應進行的操作是在裝置出口處收集氣體驗純，

故答案為：在裝置出口處收集氣體驗純；

（4）因CH4可還原MnO2生成Mn2O3，C元素生成CO2，根據(jù)元素守恒并結合氧化還原反應的規(guī)律可知兩種能參與大氣循環(huán)的物質為CO2和H2O，其化學方程式為：CH4+ 8MnO2 4Mn2O3+CO2↑+2H2O，

故答案為：CH4+ 8MnO2 4Mn2O3+CO2↑+2H2O；

（5）此裝置中缺少甲烷的尾氣處理裝置，

故答案為：缺少甲烷的尾氣處理裝置；

Ⅱ.（1）固體中有Mn2O3和MnO2，I-具有還原性，與固體反應生成錳離子，其相應的離子方程式為：Mn2O3+2I- +6H+==2Mn2++ I2+ 3H2O ， MnO2+2I- + 4H+==Mn2++ I2+ 2H2O，

故答案為：Mn2O3+2I- +6H+==2Mn2++ I2+ 3H2O ， MnO2+2I- + 4H+==Mn2++ I2+ 2H2O；

（2）滴定終點的標志是最后一滴Na2S2O3標準液滴入，溶液由藍色變?yōu)闊o色，且半分鐘不變色，

故答案為：最后一滴Na2S2O3標準液滴入，溶液由藍色變?yōu)闊o色，且半分鐘不變色；

（3）設Mn2O3的物質的量為x mol，MnO2的物質的量為y mol，則158 g/mol×x + 87×y = 7.19 g ①，又Mn2O3+2I- +6H+==2Mn2++ I2+ 3H2O ， MnO2+2I- + 4H+==Mn2++ I2+ 2H2O，則生成的I2的物質的量為（x+y）mol，標準Na2S2O3的物質的量為0.200molL-12510-3 L = 0.005 mol，根據(jù)I2+2 Na2S2O3 =Na2S4O6+2NaI可知，反應的I2的物質的量 = × = 0.05 mol，則x+y = 0.05 mol ②，結合①和②式解得，x = 0.04，y = 0.01，所以Mn2O3的質量分數(shù)為 87.9%，

故答案為：87.9%；

（4）A. 滴定前平視，滴定終點俯視讀數(shù)，則標準液的體積讀數(shù)偏小，c(測) = ，待測液中I2的物質的量偏小，通過計算得出最終使Mn2O3的純度偏高，A項正確；

B. 盛放Na2S2O3標準溶液的滴定管未用標準液潤洗，標準液濃度偏低，消耗的標準液體積偏大，I2的總物質的量偏大，通過計算得出最終使Mn2O3的純度偏低，B項錯誤；

C.硫酸酸化的KI溶液在空氣中靜置時間過長，溶液中的I-部分會被氧化成I2，則消耗的Na2S2O3標準液體積偏大，通過計算得出最終使Mn2O3的純度偏低，C項錯誤；

D.滴定前正常，滴定后滴定管尖嘴內有氣泡，則標準液的體積讀數(shù)偏小，根據(jù)c(測) = ，待測液中I2的物質的量偏小，通過計算得出最終使Mn2O3的純度偏高，D項正確；

答案選AD。