Question

6．MnO₂在電池、玻璃、有機(jī)合成等工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛．利用粗MnO₂（含有雜質(zhì)MnO和MnCO₃）制取純MnO₂的流程如圖1：

請(qǐng)回答下列問題：
（1）為加快酸浸速率可采取的措施有將粗MnO₂粉碎、適當(dāng)增大硫酸濃度、升高溫度等（答兩點(diǎn)）．酸浸過程中稀硫酸可否用鹽酸代替，回答并說明理由否，鹽酸能與MnO₂反應(yīng)產(chǎn)生氯氣．
（2）操作X的名稱是過濾．氧化過程反應(yīng)的離子方程式是5Mn²⁺+2ClO₃^-+4H₂O=5MnO₂↓+Cl₂↑+8H⁺．
（3）加熱條件下Cl₂與NaOH溶液反應(yīng)，其氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1：5．
（4）酸浸過程中得到的溶液所含主要溶質(zhì)為MnSO₄，電解該溶液也可制得MnO₂和H₂，寫出該電解過程中陽(yáng)極的電極反應(yīng)式Mn²⁺-2e^-+H₂O=MnO₂↓+4H⁺．
（5）MnO₂常用作某些化學(xué)反應(yīng)的催化劑．圖2為2H₂O₂═2H₂O+O₂↑反應(yīng)過程中的能量變化示意圖，下列說法正確的是bd．
a．該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，熱效應(yīng)為△H
b．反應(yīng)歷程b有催化劑參加
c．有催化劑時(shí)，該反應(yīng)的活化能為E₁+E₂
d．改變催化劑，可改變?cè)摲磻?yīng)的活化能．

Answer 1

分析 粗MnO₂（含有較多的MnO和MnCO₃）樣品加入硫酸，MnO₂不溶于硫酸，所以加稀硫酸時(shí)樣品中的MnO和MnCO₃分別和硫酸反應(yīng)生成可溶性的MnSO₄，同時(shí)產(chǎn)生二氧化碳，過濾后得二氧化錳固體及含有硫酸錳的濾液，向?yàn)V液中加入氯酸鈉，反應(yīng)的離子方程式5Mn²⁺+2ClO₃^-+4H₂O=5MnO₂↓+Cl₂↑+8H⁺，將產(chǎn)生的氯氣和熱的氫氧化鈉溶液反應(yīng)可以得到氯酸鈉的溶液，將反應(yīng)后的溶液過濾得固體二氧化錳和濾液為含有硫酸的溶液．
（4）酸浸過程中得到的溶液所含主要溶質(zhì)為MnSO₄，根據(jù)陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，則為錳離子反應(yīng)生成二氧化錳，據(jù)此書寫；
（5）由圖可知，a為反應(yīng)2H₂O₂═2H₂O+O₂↑的能量變化，△H為其反應(yīng)熱，b為該反應(yīng)加入催化劑的能量變化，反應(yīng)活化能減小，△H不變，據(jù)此分析．

解答 解：（1）將粗MnO₂粉碎、適當(dāng)增大硫酸濃度、升高溫度等可以加快酸浸速率；鹽酸能與MnO₂反應(yīng)產(chǎn)生氯氣，故不能用鹽酸代替硫酸；
故答案為：將粗MnO₂粉碎、適當(dāng)增大硫酸濃度、升高溫度等；否，鹽酸能與MnO₂反應(yīng)產(chǎn)生氯氣；
（2）粗MnO₂樣品加入硫酸，MnO₂不溶于硫酸，所以加稀硫酸時(shí)樣品中的MnO和MnCO₃分別和硫酸反應(yīng)生成可溶性的MnSO₄，過濾后得二氧化錳固體及含有硫酸錳的濾液，氯酸鈉氧化錳離子，反應(yīng)為5Mn²⁺+2ClO₃^-+4H₂O=5MnO₂↓+Cl₂↑+8H⁺；
故答案為：過濾；5Mn²⁺+2ClO₃^-+4H₂O=5MnO₂↓+Cl₂↑+8H⁺；
（3）加熱條件下Cl₂與NaOH溶液反應(yīng)，生成氯酸鈉，該反應(yīng)為：Cl₂+6NaOH=5NaCl+NaClO₃+3H₂O，其氧化產(chǎn)物（NaClO₃）和還原產(chǎn)物（NaCl）的物質(zhì)的量之比為1：5；
故答案為：1：5；
（4）根據(jù)分析酸浸過程中得到的溶液所含主要溶質(zhì)為MnSO₄，電解該溶液也可制得MnO₂和H₂，陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，則陽(yáng)極的反應(yīng)式為：Mn²⁺-2e^-+H₂O=MnO₂↓+4H⁺；
故答案為：MnSO₄；Mn²⁺-2e^-+H₂O=MnO₂↓+4H⁺；
（5）a．由圖可知，反應(yīng)的能量降低，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，熱效應(yīng)為△H＜0，故a錯(cuò)誤；
b．反應(yīng)歷程b活化能降低，但不影響反應(yīng)的反應(yīng)熱，應(yīng)為有催化劑參加，故b正確；
c．有催化劑時(shí)，活化能降低，不為E₁+E₂，故c錯(cuò)誤；
d．改變催化劑，可改變?cè)摲磻?yīng)的活化能，故d正確；
故答案為：bd．

點(diǎn)評(píng) 本題通過MnO₂的提純綜合考察了常見的基本實(shí)驗(yàn)操作、氧化還原方程式的配平、產(chǎn)物的判斷及有關(guān)計(jì)算，為高頻考點(diǎn)，把握流程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)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，題目難度中等．