Question

13．MnO₂是一種重要的無機功能材料．某研究性學習小組設(shè)計了將粗MnO₂ （含有較多的MnO和MnCO₃）樣品轉(zhuǎn)化為純凈MnO₂的實驗，其流程如圖：

請回答下列問題：
（1）第①步加硫酸時，粗MnO₂樣品中的MnO和MnCO₃轉(zhuǎn)化為（填化學式）MnSO₄．
（2）第①步反應中的硫酸能否用鹽酸代替？否（填“能”或“否”），理由是鹽酸能被二氧化錳氧化成氯氣．
（3）第②步發(fā)生反應的離子方程式為5Mn²⁺+2ClO₃^-+4H₂O=5MnO₂+Cl₂↑+8H⁺．
（4）取17.4g MnO₂與200g 36.5%的濃鹽酸（足量）反應，將反應后剩余的溶液用水稀釋至500mL，稀釋后溶液中Cl^-的物質(zhì)的量濃度為3.2mol/L．

Answer 1

分析 由制備流程可知，MnO₂不溶于硫酸，樣品中的MnO和MnCO₃分別和硫酸反應生成可溶性的MnSO₄，濾液中含MnSO₄，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，樣品中的MnO和MnCO₃分別和硫酸反應生成可溶性的MnSO₄；
（2）鹽酸可以被二氧化錳氧化成氯氣，據(jù)此答題；
（3）依據(jù)得失電子守恒和質(zhì)量守恒可寫出離子方程式；
（4）根據(jù)反應方程式MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，可計算反應中消耗的氯離子，再根據(jù)c=$\frac{n}{V}$計算濃度；

解答 解：由制備流程可知，MnO₂不溶于硫酸，樣品中的MnO和MnCO₃分別和硫酸反應生成可溶性的MnSO₄，濾液中含MnSO₄，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，所以粗MnO₂樣品中的MnO和MnCO₃轉(zhuǎn)化為可溶性物質(zhì)，
故答案為：MnSO₄；
（2）鹽酸可以被二氧化錳氧化成氯氣，所以不能用鹽酸代替硫酸，
故答案為：否；鹽酸能被二氧化錳氧化成氯氣；
（3）MnSO₄要轉(zhuǎn)化為MnO₂，需失去電子，故需要加入NaClO₃做氧化劑，依據(jù)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⁺，
故答案為：5Mn²⁺+2ClO₃^-+4H₂O=5MnO₂+Cl₂↑+8H⁺；
（4）17.4g MnO₂的物質(zhì)的量為0.2mol，根據(jù)方程式MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O可知，0.2molMnO₂能消耗Cl^-0.4mol，所以溶液中剩余的Cl^-的物質(zhì)的量為=$\frac{200×36.5%}{36.5}$mol-0.4mol=1.6mol，所以稀釋后溶液中Cl^-的物質(zhì)的量濃度為$\frac{1.6mol}{0.5L}$=3.2mol/L，
故答案為：3.2mol/L．

點評 本題考查混合物分離、提純的實驗方案的設(shè)計，為高頻考點，把握流程中發(fā)生的化學反應及混合物分離方法為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析能力及推斷能力的考查，題目難度不大．