Question

17．MnO₂是重要無機(jī)材料，某小組設(shè)計(jì)了將粗MnO₂（含有MnO、MnCO₃和Fe₂O₃等雜質(zhì)）樣品轉(zhuǎn)化為純MnO₂實(shí)驗(yàn)，流程如下：

（已知：氧化性強(qiáng)弱順序：ClO₃^-＞MnO₂＞Fe³⁺）
（1）鋁與二氧化錳在高溫下發(fā)生置換反應(yīng)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al+3MnO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Mn+2Al₂O₃．
（2）請配平第②步反應(yīng)的離子方程式：
5Mn²⁺+2ClO₃^-+4H₂O=5 MnO₂↓+1Cl₂↑+8H⁺
（3）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、蒸發(fā)皿；
第③步蒸發(fā)得到的固體中除了含有NaClO₃和NaOH外，還一定含有NaCl（寫化學(xué)式）．
（4）若粗MnO₂樣品質(zhì)量為23.0g，標(biāo)準(zhǔn)狀況下，第①步反應(yīng)收集448mLCO₂氣體，則原樣品中MnCO₃的質(zhì)量百分含量為10.0%（MnCO₃相對分子質(zhì)量為115）．

Answer 1

分析 粗MnO₂（含有較多的MnO、MnCO₃和Fe₂O₃）樣品中加入過量的稀硫酸，由于MnO₂不溶于硫酸，則樣品中的MnO和MnCO₃分別和硫酸反應(yīng)生成可溶性的MnSO₄，過濾得濾液為硫酸錳溶液，加入NaClO₃發(fā)生反應(yīng)為：5Mn²⁺+2ClO₃^-+4H₂O=5MnO₂+Cl₂↑+8H⁺，再過濾得到濾液和二氧化錳固體，而氯氣與熱的氫氧化鈉反應(yīng)生成氯酸鈉方程式為：3Cl₂+6NaOH=NaClO₃+NaCl+3H₂O，以此解答該題．

解答 解：粗MnO₂（含有較多的MnO、MnCO₃和Fe₂O₃）樣品中加入過量的稀硫酸，由于MnO₂不溶于硫酸，則樣品中的MnO和MnCO₃分別和硫酸反應(yīng)生成可溶性的MnSO₄，過濾得濾液為硫酸錳溶液，加入NaClO₃發(fā)生反應(yīng)為：5Mn²⁺+2ClO₃^-+4H₂O=5MnO₂+Cl₂↑+8H⁺，再過濾得到濾液和二氧化錳固體，而氯氣與熱的氫氧化鈉反應(yīng)生成氯酸鈉方程式為：3Cl₂+6NaOH=NaClO₃+NaCl+3H₂O，
（1）鋁與二氧化錳在高溫下發(fā)生置換反應(yīng)，生成錳和氧化鋁，方程式為2Al+3MnO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Mn+2Al₂O₃，
故答案為：2Al+3MnO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Mn+2Al₂O₃；
（2）MnSO₄要轉(zhuǎn)化為MnO₂，需失去電子，故需要加入NaClO₃做氧化劑，依據(jù)得失電子守恒可以配平，所以反應(yīng)的化學(xué)方程式是：5MnSO₄+2NaClO₃+4H₂O=5MnO₂+Cl₂↑+Na₂SO₄+4H₂SO₄，因此反應(yīng)的離子方程式是：5Mn²⁺+2ClO₃^-+4H₂O=5MnO₂+Cl₂↑+8H⁺，
故答案為：5；2；4；5；1；8；
（3）第③步蒸發(fā)操作必需的儀器有鐵架臺（含鐵圈）、玻璃棒、酒精燈、蒸發(fā)皿，第④步操作中NaOH過量，發(fā)生的反應(yīng)為：3Cl₂+6NaOH=NaClO₃+NaCl+3H₂O，則最終得到的固體除NaClO₃、NaOH外還含有NaCl，
故答案為：酒精燈、蒸發(fā)皿；NaCl；
（4）n（MnCO₃）=（CO₂）=$\frac{0.448L}{22.4L/mol}$=0.02mol，則m（MnCO₃）=0.02mol×115g/mol=2.3g，則原樣品中MnCO₃的質(zhì)量百分含量為$\frac{2.3g}{23g}×100%$=10.0%，
故答案為：10.0%．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)的分離與提純方法的綜合應(yīng)用，題目難度中等，把握流程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)及原電池和電解池原理為解答的關(guān)鍵，注意掌握化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作方法，試題側(cè)重分析能力及推斷能力的考查．