Question

7．工業(yè)上硫酸錳銨[（NH₄）₂Mn（SO₄）₂]可用于木材防火涂料等．其制備工藝如圖1：

已知步驟Ⅰ反應：H₂C₂O₄（aq）+H₂SO₄（aq）+MnO₂（s）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ MnSO₄（aq）+2CO₂（g）+2H₂O（1）△H
（1）在步驟I的反應中，氧化劑是MnO₂．
（2）步驟Ⅱ中趁熱過濾前需向MnSO₄溶液中加入少量熱水，其目的是防止過濾時因溫度降低有MnSO₄晶體析出；步驟III所得（NH₄）₂Mn（SO₄）₂：晶體需用酒精溶液洗滌，洗去的主要雜質(zhì)離子有NH₄⁺、SO₄^2-．
（3）下列操作有利于提高產(chǎn)品產(chǎn)率的是ABC（填序號）．
A．慢慢分次加入二氧化錳    B．趁熱過濾
C．冰水浴充分冷卻    D．用水代替酒精溶液洗滌
（4）一定條件下，在步驟I的水溶液中l(wèi) mol MnO₂完全反應相相對能量變化如圖2．則△H=+20 kJ/mol；催化劑是否參加化學反應？是（填“是”或“否”或“不確定”）．
（5）堿性干電池中含大量MnO₂可以回收利用，該電池工作時的正極反應式為2MnO₂+2H₂O+2e^-=2MnOOH+2OH^-；若從干電池中回收87kg MnO₂，理論上可以獲得（NH₄）₂Mn（SO₄）₂283kg．

Answer 1

分析 （1）氧化劑是化合價降低的反應物；
（2）溫度降低，有MnSO₄晶體析出；（NH₄）₂Mn（SO₄）₂：晶體表面附著雜質(zhì)離子有NH₄⁺、SO₄^2-；
（3）A．慢慢分次加入二氧化錳能夠提高二氧化錳的浸出率；
B．趁熱過濾防止過濾時因溫度降低有MnSO₄晶體析出；
C．冰水浴充分冷卻是降低產(chǎn)品在水中溶解度；
D．項用水代替酒精溶液洗滌會使產(chǎn)品溶于水而損失；
（4）根據(jù)反應熱△H=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能；催化劑改變反應歷程，先參與反應后生成，降低活化能；
（5）堿性鋅錳電池的總反應是：Zn+2MnO₂+2H₂O═2MnOOH+Zn（OH）₂，Zn從零價升至+2價，失去電子為負極，電極反應為：Zn-2e^-+2OH^-=Zn（OH）₂，用總反應減去負極反應，即可得正極反應；根據(jù)錳守恒建立關系式：MnO₂～（NH₄）₂Mn（SO₄）₂來解答．

解答 解：（1）在步驟I的反應中，MnO₂中錳的化合價由+4價降為+2價，屬于氧化劑；
故答案為：MnO₂；
（2）步驟Ⅱ中趁熱過濾前需向MnSO₄溶液中加入少量熱水，其目的是使溶液溫度處于高溫環(huán)境，防止過濾時因溫度降低有MnSO₄晶體析出；
步驟Ⅲ中（NH₄）₂Mn（SO₄）₂：晶體表面附著雜質(zhì)離子有NH₄⁺、SO₄^2-，故用酒精溶液洗滌，洗去的主要雜質(zhì)離子有NH₄⁺、SO₄^2-；
故答案為：防止過濾時因溫度降低有MnSO₄晶體析出；NH₄⁺、SO₄^2-；
（3）A．慢慢分次加入二氧化錳能夠提高二氧化錳的浸出率，提高產(chǎn)品產(chǎn)率，故A正確；
B．趁熱過濾防止過濾時因溫度降低有MnSO₄晶體析出，提高產(chǎn)品產(chǎn)率，故B正確；
C．冰水浴充分冷卻是降低產(chǎn)品在水中溶解度，提高產(chǎn)品析出率，故C正確；
D．用水代替酒精溶液洗滌會使產(chǎn)品溶于水而損失，產(chǎn)率降低，故D錯誤，
故選ABC；
（4）由圖象可知△H=40 kJ/mol-20 kJ/mol=+20 kJ/mol；催化劑改變反應歷程，先參與反應后生成，降低活化能；
故答案為：+20 kJ/mol；是；
（5）堿性鋅錳電池的總反應是：Zn+2MnO₂+2H₂O═2MnOOH+Zn（OH）₂，Zn從零價升至+2價，失去電子為負極，電極反應為：Zn-2e^-+2OH^-=Zn（OH）₂，用總反應減去負極反應，即可得正極反應：2MnO₂+2H₂O+2e^-=2MnOOH+2OH^-，
MnO₂～（NH₄）₂Mn（SO₄）₂            
87          283
87g         m
 解得m=283g
故答案為：2MnO₂+2H₂O+2e^-=2MnOOH+2OH^-；283．

點評 本題主要考查化工流程中操作目的、原理有關問題，涉及知識點較多，培養(yǎng)了學生運用知識的能力．